[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。 oQR?H  
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。 44pVZ5c  
w{riXOjS4  
2．模拟任务 L7"<a2J  
]/|D
CxQ  
DOE： qE.3:bQ!`  
相位型衍射 `)NTJc$):  
光束整形器 1ZXRH;J40  
直径：2mmx2mm zVis"g`  
形状：圆形 f\;f&GI  
相位级次：16 ; hU9_e  
bYYjP.rcF  
Yc5<Y-W  
3.建模任务：入射光场 4'.]-u  
c^R "g)gr  
高斯准直激光光束的光束参数 @ev^e!B  
}OSfC~5P  
• 波长：632.8nm ]''tuo2g8  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm lUiO|  
fO837  
X^C $|:  
d>/4z#R}-  
4.建模任务：期望输出光场 r<;Y4<,BZ  
ltHuN;C\  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7'5/T]Z  
f5R%F~
 
• FWHM-直径：0.5mm _he~Y2zFz  
• 边缘宽度：50um Up>,~bs]  
• 效率：>95% PAiVUGp5[  
• 信噪比（SNR）：>30dB G }M!  
• 杂散光：<5% n&8N`!^o  
cGWL'r)P  
17VNw/Y  

4VzSqb  
5.设计方案 `KE(R8y  
+EZr@  
• 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）。 F|&mxsL  
• 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）。 AI .2os*  
r<*Y1;7H'  
?hW(5]p|  
gIcPKj"8${  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 7VJf~\%1j  
[ <Q{  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 vf`]  
• 用户必须输入所需的信息 ~5Rh7   
- 入射场 n4zns,:)/  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6uFGq)4p@  
- 系统参数 /PkOF((  
- 制造条件 Uzk_ae  
_xdttO^N  
uMBb=   
U7G|4(  
7.设计过程 Q1 vse  
m>b i$Y  
S*rcXG6Q^  
!v3wl0  
c:}K(yAdd  
-ANq!$E  
设计和优化过程由两步完成： *tT5Zt/&Sr  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 fVBRP[,  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 T0}P 'q  
=`%%
*  
8.系统模拟 ,@2d4eg4  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5xG/>fn  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。
%P]-wBJw  
• 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。 5TdI  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 o-t!z'\l
O  
?/s=E+  
;Y16I#?;Kh  
nzu 3BVv  
9. 初始几何光学设计的结果 bRAf!<3  
s[@@INU  
^F1zkIE  
o=(>#iVM  
感兴趣的优化函数 Bb/aeLv  
• 效率满足（>95%） @i:_JOl  
• 信噪比不满足（<30db） FkT% -I  
• 杂散光不满足（>5% 2!Ex55  
iF]vIg#h  
:hxZ2O?5_  
x9CI>l  
10. 后续IFTA优化后的结果 =;xlmndT,  
       ]H<C Rw  
L9U<E $%#  
)uyh  
P.1iuZ "w  
7f td2lv  
感兴趣的优化函数 c5rQkDW  
• 效率满足（>95%） _E[{7"3}  
• 信噪比满足（<30db） $RSVN?  
• 杂散光满足（<5%） UoxF00H@!  
W.,J'  
11.总结 XsHl%o8,z  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 7+u%]D!  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 QX~*aqS3s8  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 XT_BiZ%l5O  
• 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。 Vt
4}!b(O  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。