[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。 3nO|A:
t  
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。 00i9yC8@6  
8T4J^6  
2．模拟任务 ;/@R{G{+~;  
!_@%/I6  
DOE： \!r^6'A  
相位型衍射 }wVrmDh \  
光束整形器 -MjRFa  
直径：2mmx2mm ArY'NE\Htt  
形状：圆形 2xX7dl(cC  
相位级次：16 PO&`rr  
yWzTHW`)Mr  
r`2& o  
3.建模任务：入射光场 duI8^&|  
. fIodk  
高斯准直激光光束的光束参数 |($pXVLH`  
Q*he%@w  
• 波长：632.8nm k;sUDmrO  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm YdFCYSiS  
V;"'!dVX  
^|Y!NHYH$Z  
c\Dv3bF  
4.建模任务：期望输出光场 U^xFqJY6  
{#vo^& B  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :O7J9K|  
)Ii=8etdv  
• FWHM-直径：0.5mm pPE4~g 05h  
• 边缘宽度：50um D)Zv  
• 效率：>95% DsoF4&>g[B  
• 信噪比（SNR）：>30dB mS0W@#|K  
• 杂散光：<5% `JRdOe  
WCH>9Z>cj  

G.Q+"+*^  
Sz =z TPnO  
5.设计方案 Xy._&&pt  

*$QUE0  
• 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）。 9;PtYdJ8  
• 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）。 rZLMYM  
>_@J&vC  
[(C lvGx  
?^dyQhb  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 >(3
y(1;  
[lf[J&}X  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m*1=-"P  
• 用户必须输入所需的信息 VD4(
  
- 入射场 ]?^mb n  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?g 3sv5\u  
- 系统参数 ZR1EtvVG  
- 制造条件 aa|xZ  
\|Mz'*  
fIu/*PFPVY  
K$4Ky&89  
7.设计过程 ){v nmJJ%  
n}"MF>zDK  
mz47lv1?  
^Oo%`(D?  
`sSI;+  
^W^%PJD|  
设计和优化过程由两步完成： #(%6urd  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J(0c#}
d  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i]P]o)  
y&UsSS  
8.系统模拟 [ACa<U/  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]c08`  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 bFcI\Q{4  
• 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。 ;X8eZQ  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *cf#:5Nl  
vV%w#ULxE~  
[L:,A{rve  
-{HA+YL H  
9. 初始几何光学设计的结果 E;yP.<PW  
7a2uNt,X  
% _N-:.S  
yovC~  
感兴趣的优化函数 [j):2  
• 效率满足（>95%） _di[P
U=Vh  
• 信噪比不满足（<30db） \]zHM.E1  
• 杂散光不满足（>5% $. Ih-  
V V<Zl  
'Je;3"@  
rAgb<D@,H  
10. 后续IFTA优化后的结果 Wh,p$|vL  
       H?PaN)_6-+  
@,
$>H7o  
opd^|xx0  

f mf(5  
/>H9T[3=  
感兴趣的优化函数 o
l-U%J  
• 效率满足（>95%） _qr?v=,-A  
• 信噪比满足（<30db） :U=*@p4?  
• 杂散光满足（<5%） i!(u4wTFF  
k*J0K=U|  
11.总结 r3'0{Nn+  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 K1Mn
_)%  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "d%o%  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?
g}G#j  
• 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。 05Ak[OOU>  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。