[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。 [aHlu[,  
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。 wx./"m.M  
Pj._/$R[/  
2．模拟任务 Q K j1yG0i  
$ hoYkA  
DOE： hg4J2m  
相位型衍射 H4 =IY  
光束整形器 NN11}E6  
直径：2mmx2mm r.?+gW!C  
形状：圆形 PF`:1;PU  
相位级次：16 ;M-,HK4=  
Bd

8hJA  
%_)b>C18y  
3.建模任务：入射光场 /3s@6Ex}E  
)%BT*)x  
高斯准直激光光束的光束参数 Xj(>.E{~H  
{o {#]fbO%  
• 波长：632.8nm jOtzx"/)rE  
• 激光光束直径（1/e2）：1mm 6# R;HbkO  
GajI\_o  
T%w(P ^qk  
=@%MV(  
4.建模任务：期望输出光场 0OEtU5lf`y  
F=VoFmF@  
期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ONNW.xHp  
?o@E1:aA  
• FWHM-直径：0.5mm sv@}x[L  
• 边缘宽度：50um pIL`WE1'  
• 效率：>95% w2' 3S#nZ  
• 信噪比（SNR）：>30dB N]*!8  
• 杂散光：<5% >H8^0n)?  
N*? WUn9]  
HaS[.&\S0  
ID&zY;f  
5.设计方案 7;~2e  
> d^r">!,  
• 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）。 '&+Z,  
• 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）。 JLt{f=`%F  
aQC7V!v  
%N!h38N2  
 POkXd^pI  
6. 衍射光束整形器会话编辑器 Kgps_tY%  
]D?oQ$q7  
• 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4U:DJ_GN  
• 用户必须输入所需的信息 dnk1Mu<  
- 入射场 VB}PNg  
- 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Gl=@>Dc%  
- 系统参数 m79m{!q$-  
- 制造条件 /\Jc:v#Q  
YstXNN4  
UX03"gX  
4D0(Fl  
7.设计过程 iFY]0@yt  
P"U>tsHK:  
[sjrb?Xd  
;9 lqSv/6  
l@(t^68OD  
|P^ikx6f5  
设计和优化过程由两步完成： 9 <y/Wv  
1. 基于几何光学进行一个初始的设计。
\t[ hg  
2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~y( ,EO  
-(`K7T>D.  
8.系统模拟 h4B+0  
• 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T "ZQPLg  
• 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @w+WLeJ$40  
• 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 8s\8`2=  
• 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 PL9zNCr-[  
Aigcq38  
RRK^~JQI.2  
}//8$Z<(  
9. 初始几何光学设计的结果 t"jIfU>'a/  
2X qPZ]2g  
bf&.rJ0  
d{vc wZQ  
感兴趣的优化函数 |s)VjS4@  
• 效率满足（>95%） fq)Ohb  
• 信噪比不满足（<30db） 3uB=L7.  
• 杂散光不满足（>5% 7R% PVgS4x  
f]O5V$!RuE  
+-xSuR,  
zzDNWPzsA  
10. 后续IFTA优化后的结果 11^ {WF  
       ljaAB+  
9u-M! $  
^Y1AeJ$L  
!;BZ#tF&  
QH~8 aE_i  
感兴趣的优化函数 R]V~IDs   
• 效率满足（>95%） 6z%&A]6k:  
• 信噪比满足（<30db） U~JG1#z6  
• 杂散光满足（<5%） 81%qM7v9H  
%tklup]LF8  
11.总结 LrmtPnL  
• VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #L).BM  
• 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;@=@N9qK  
• 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 i75?*ld  
• 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。 U>3%!83kF  
• VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。