1.簡(jiǎn)介

 

這個(gè)示例演示了一個(gè)典型的光束整形的任務(wù)。

展示了可能的期望需求，設(shè)計(jì)，優(yōu)化和一個(gè)能夠生成無散斑高帽的衍射光學(xué)元件(DOE)的相位透過率函數(shù)的分析。

 

2．模擬任務(wù)

DOE：

相位型衍射

光束整形器

直徑：2mmx2mm

形狀：圓形

相位級(jí)次：16

 

3.建模任務(wù)：入射光場(chǎng)

高斯準(zhǔn)直激光光束的光束參數(shù)

 

?波長(zhǎng)：632.8nm

?激光光束直徑（1/e2）：1mm

 

4.建模任務(wù)：期望輸出光場(chǎng)

 

期望輸出場(chǎng)的參數(shù)=設(shè)計(jì)目標(biāo)圖樣（DTP）:

 

?FWHM-直徑：0.5mm

?邊緣寬度：50um

?效率：>95%

?信噪比（SNR）：>30dB

?雜散光：<5%

 

5.設(shè)計(jì)方案

 

?VirtualLab Fusion的衍射光學(xué)工具箱提供不同的輔助會(huì)話的編輯器來設(shè)計(jì)光操控元件-主要是衍射光學(xué)元件（DOEs）。

?對(duì)于當(dāng)前案例，我們使用衍射光束整形器會(huì)話編輯器（Diffractive Beam Shaper session editor）。

 

6. 衍射光束整形器會(huì)話編輯器

 

?會(huì)話編輯幫助配置實(shí)際的設(shè)計(jì)和優(yōu)化文檔。

?用戶必須輸入所需的信息

-入射場(chǎng)

-期望的輸出場(chǎng)=設(shè)計(jì)目標(biāo)圖樣（DTP）

-系統(tǒng)參數(shù)

-制造條件

 

7.設(shè)計(jì)過程

 

設(shè)計(jì)和優(yōu)化過程由兩步完成：

1.基于幾何光學(xué)進(jìn)行一個(gè)初始的設(shè)計(jì)。

2.基于迭代傅里葉傳輸算法（IFTA）進(jìn)行后續(xù)的優(yōu)化。

 

8.系統(tǒng)模擬

?設(shè)計(jì)和優(yōu)化后，IFTA文檔可以計(jì)算感興趣的優(yōu)化函數(shù)。

?同時(shí)可以生成相應(yīng)光路圖以用于整個(gè)系統(tǒng)的評(píng)估。

?可以通過光路編輯器（Light Path Editor）的工具（Tools）按鈕將這個(gè)衍射光學(xué)工具箱光路圖（Diffractive Optics Toolbox LPD）轉(zhuǎn)換成基本工具箱中的光路圖以用于進(jìn)一步的評(píng)估，如下圖所示。

?然后用戶可以任意修改系統(tǒng)，來進(jìn)行進(jìn)一步的分析。

 

9. 初始幾何光學(xué)設(shè)計(jì)的結(jié)果

 

感興趣的優(yōu)化函數(shù)

?效率滿足（>95%）

?信噪比不滿足（<30db）

?雜散光不滿足（>5%

 

 

 

10. 后續(xù)IFTA優(yōu)化后的結(jié)果

    

 

感興趣的優(yōu)化函數(shù)

?效率滿足（>95%）

?信噪比滿足（<30db）

?雜散光滿足（<5%）

 

11.總結(jié)

?VirtualLab Fusion允許設(shè)計(jì)，優(yōu)化和分析衍射光束整形器。

?用戶可以使用輔助會(huì)話編輯器或者手動(dòng)配置所有參數(shù)。

?可以生成任意二維場(chǎng)分布，通常是高帽或線。

?制造約束例如高度級(jí)的離散數(shù)量或者矩形像素可以包含在優(yōu)化中。

?VirtualLab提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)編輯器以用于加工數(shù)據(jù)導(dǎo)出。

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