[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。 S#wy+*  
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。 x{.+i'  
|A0)-sVZ  
2．模拟任务 1{pU:/_W  
P/
hV{@x  
DOE： d?Y|w
3lB  
相位型衍射 SV}C]<  
光束整形器 yl'@p5n  
直径：2mmx2mm &3t[p=  
形状：圆形 .vJlTg  
相位级次：16 okv`+VeA  
K6s%=.Zi(  
!|@hU/  
3.建模任务：入射光场 y +2  
q}'ww  
高斯准直激光光束的光束参数 2S^:fm}  
G!L(K  
• 波长：632.8nm Spqbr@j  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 8nSEAr~  
THl={,Rw`  
{BS}9jZx  
1O{(9nNj  
4.建模任务：期望输出光场 Zl4X,9Wt  
t5"g9`AL  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &ap&dM0@%a  
l1?$quM^V  
• FWHM-直径：0.5mm p
saPrE  
• 边缘宽度：50um V~%C me  
• 效率：>95% XHER[8
l  
• 信噪比（SNR）：>30dB l}jC$B`5  
• 杂散光：<5% iXsX@ S^F  
>L_nu.x  
lH#C:n  

jr`;H  
5.设计方案 uihU)]+@t/  
%/:0x:ns  
• 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）。 f2f2&|7  
• 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）。 rTmVHt  
Wp2$L-T&$  
>=+:lD  

818,E  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 c`E0sgp  
N R0"yJV>  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 XTro;R=#  
• 用户必须输入所需的信息 ]o<&Q52|  
- 入射场 jo}yeGbU  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） FJCLK#-  
- 系统参数 ]I<w;.z  
- 制造条件 t3(~aH  
!-cK@>.pE  
m*f"Y"B.1I  

T?+%3z}8  
7.设计过程
D<wz%*  
@yj$  
~cL)0/j}  
lh`ZEvt  
qe<xH#6  
AdgZau[Y6  
设计和优化过程由两步完成： 2K VX  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~4V-{-=0a7  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9pMXjsE
  
pt_]&3\e  
8.系统模拟 ya'Ma<4  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 IDK~ (t  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <To$Hb,NP  
• 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。 ]]eI80u[  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 yE_T#FN  
F"| ;  
me+u"G9I;  
0 H0U%x8  
9. 初始几何光学设计的结果 9cXL4  
K0'= O  
w/,A@fLL  

*ORa@x  
感兴趣的优化函数 $g&_7SJ@  
• 效率满足（>95%） +k{l]-)1  
• 信噪比不满足（<30db） 9 K~X+N\  
• 杂散光不满足（>5% 044Q>Qz,  
@*&`1  
#9rCF 3P  
AK//]   
10. 后续IFTA优化后的结果 oEJxey]B7  
       ufB9\yl{~  
UXPF"}S2
 
t3<HE_B|  
/:ju/~R}  
R+5yyk\  
感兴趣的优化函数 eHc.#OA&  
• 效率满足（>95%） sp7#e%R\  
• 信噪比满足（<30db） Q6$^lRNOpk  
• 杂散光满足（<5%） #Fckev4  
Ch'e'EmI  
11.总结 :4x&B^,53  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  ,8)aK
y  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S76xEL  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 l9+)h
}  
• 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。 S;}/ql y  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。