[技术]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0Eo*C9FP~  
展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 rF>:pS,`&  
p`T7Y\\#!  
2．模拟任务 Qm^N}>e  
zT0FTAl^  
DOE： }#a
d  
相位型衍射 bUU_NqUf*3  
光束整形器 p@YU7_sF^!  
直径：2mmx2mm KZsSTB6J  
形状：圆形 %h2U(=/:  
相位级次：16 pN1W|Wv2  
FgKDk!ci  
%dhnp9'  
3.建模任务：入射光场 AdKv!Ta5b  
2PAotD4+I  
高斯准直激光光束的光束参数 J XbG|L  
{6 C!^ 5  
• 波长：632.8nm LmseY(i N  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm f0O"Hm$Z  
u4rGe!  
6- s/\  
xCiY jl$  
4.建模任务：期望输出光场 v`*!Bhc-  
'\[GquK;P  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j^Bo0{{  
#q6jE  
• FWHM-直径：0.5mm <x53b/ft  
• 边缘宽度：50um h/QZcA  
• 效率：>95% Go=MG:`  
• 信噪比（SNR）：>30dB qI5_@[S*  
• 杂散光：<5% diaLw  
QZYD;&iY&  
wS hsu_(i  
|36d<b Io  
5.设计方案 l]uF!']f  
gcQ>:mi  
• VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ApG_Gd.  
• 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 X8GIRL)lJ  
^R! qxSj  
1I<fp $h  
5,Mc`IIK1  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 UQ}[2x(Kb  
`DUM
TFcMX  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 9NBFG~)|l[  
• 用户必须输入所需的信息 |p-, B>p!  
- 入射场 +>M^p2l*&  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [?Cv^t${+  
- 系统参数 %7xx"$P:R  
- 制造条件 2ed$5.D  
AD_")_B|i  
h-].?X,]Q  
;xS@-</:  
7.设计过程 &z+nNkr?yN  
$^?Mip  
64fa0j~<*M  
|a*VoMZ  
#.'0DWT\-  
^<}9#q/rt  
设计和优化过程由两步完成： |A0BYzlVc  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ej~vp2  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 iP]KV.e'/C  
~k^rIjR  
8.系统模拟 3X=9$xw_  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 lmi,P-Q  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  LP-~;  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 T~8==Z{[  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 4>-'wMW")  
:PE{2*  
w9<<|ZaU  
ePv3M&\J  
9. 初始几何光学设计的结果 %IL] Wz<  
[uU"=H|  
YcOPqvQ  
2FU+o\1%  
感兴趣的优化函数 [% \>FT[  
• 效率满足（>95%） )S@e&a|  
• 信噪比不满足（<30db） Iv+JEuIi  
• 杂散光不满足（>5% ]Wr2IM  
R
/ix,GC  
kw{dvE\K  
~"|MwR!0  
10. 后续IFTA优化后的结果 6 <XQ'tM]N  
       `@TWZ%f6  
]^:sV)  
-@L7!,j  
5.! OC5tO  
gR1vUad7  
感兴趣的优化函数 q)te/J@  
• 效率满足（>95%） `yF6-F  
• 信噪比满足（<30db） diHK  
• 杂散光满足（<5%） Z*/{^ zsE  
C# zYZ JZ  
11.总结 |ecK~+  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &n$kVNE  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -UY5T@as  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,2oFt\`.r  
• 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 6<1 2j7  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。