VirtualLab Fusion：设计和优化生成2D光标的光束分束器元件

DO.007（2.2）

 

这个案例演示了如何设计和优化一个二元衍射光学元件（DOE），并将其作为光束分束元件以来生成一个2D光斑阵列从而表示一个由bitmap文件定义的光图案。

 

1.建模任务

 

2.照明光束参数
 

 波长：532nm

 激光光束直径（1/e2）：500um

 

3.理想输出场参数

 位图文件：DO.007_Diffractive_Beam_Splitter_for_2D_Light_Mark_01.BMP

 衍射级次距离：1mm×1mm

 效率：>60%

 杂散光：≤10%

 一致性误差：<10%

 

 

4.设计和优化方法
 

 VirtualLab允许不同的设计和优化方法。

 对于这个目前的情况，使用迭代傅里叶变换算法（IFTA）设计和优化期望的衍射光学元件（DOE）。
 

1) 进入任意阵列分束器会话编辑界面

 

图1 点击Start→Diffractive Optics→Arbitrary Array Beam Splitter
 

图2 进入任意阵列光束分束器会话编辑界面
 

2) 确定输入光场参数
 

图3 确定光源定义类型：束腰直径&全发散角
 

图4 指定光源的波长&束腰直径
 

3) 配置光学系统

 

图5 确定光学系统类型

 

图6 指定光学系统的有效焦距和孔径直径

 

4) 构建期望输出场

 

图7 指定期望输出场构建方式
 

 

图8 选择相应的bitmap图片

 

图9 确定期望输出场级次间的间距

 

5) 选择优化函数

 

图10 选择所需的约束函数

 

6) 衍射光学元件透过率参数设置

 

图11 指定透过率参数类型以及相位阶次

 

点击Finish，完成设计
 

7) 分析最终的光束分束器系统 

 

图12 点击Go！进行模拟
 

8) 输出评估
 

 VirtualLab允许评估任意优化函数。

 对于设计和优化的过程，计算不同价值函数，目的是确保满足一定的要求。

 

 

9) 设计和模拟结果

设计的光束分束器传输相位值                  目标屏上的强度光图样

 

10) 总结
 

 VirtualLab提供易于使用的工具来设计和优化衍射分束器元件，生成规则和任意点阵。

 辅助设计工具能够帮助没有相关设计经验的工程师顺利的完成衍射元件的设计和优化。