VirtualLab Fusion：设计衍射扩散器以生成线聚焦

此示例主要设计一个衍射光学原件以将光偏折到x轴方向。

 

关键字：衍射光学，衍射光学元件，扩散器，线焦点

需要的工具箱：衍射光学工具箱

相关案例：D0.002；DO.003

相关教程：144.01

 

1. 建模任务

 

输入光束参数

波长：632.8nm

激光光束直径（1/e2）：700um

 

期望输出场参数

 

直径：5mm

效率：>80%

噪声限制：5%

由于相干照明，最后的光分布包含有散斑! ! !

 

2. 设计参数设置

点击Start→Diffractive Optics→Regular Shape Diffuser，进入规则整形器设计界面。
 

 

1) 输入光束参数设置

 

点击Next，以进入具体参数选择和设置界面。

 

定义输入光束的束腰和发散角，选择1/e2Waist Diameter ，Divergence Full Angle（束腰直径1/e2和全角发散）。

点击Next，进入输入光束参数波长和束腰设置界面。设置波长为632.8nm，束腰直径为700um。

 

点击Next，进行光学参数设置。
 

2) 光学系统选择及设置

选择光学系统为1f-Setup。
 

点击Next，得到光学参数设置界面。

设置透镜的有效焦距为50mm。
 

3) 期望输出场设置

点击Next，进行期望输出场设置。Dimension（维度）选择Diffuse Line。

 

 

设置Top Hat Parameters（高帽参数），Top Hat Diameter（高帽直径）为5mm，Resolution（分辨率）为30um。最大相对杂散光强度（Maximum Relative Stray Light Intensity）1%。

 

4) 优化函数选择

 

选择Conversion Efficiency（转换效率），Uniformity Error（一致性误差），Maximum Relative Intensity of Stray Light（最大相对杂散光强度）函数。

 

5) 衍射光学元件孔径参数，透过率参数以及周期、像素尺寸等设置

 

 

6) 设计参数汇总界面

 

 

3. 应用迭代傅里叶变换算法对扩散器进行优化

 

通过点击Start（开始），开始进行优化设计。

 

 

4. 光路图
 

 

点击Go！（运行）获得模拟结果

   

 

5. 光路图

双击高斯波长光源

 

高斯光源设置

 

 

 关掉生成截面区域。

 点击Ok按钮。

 在光路图上，点击Go!

6. 模拟结果

 

在目标平面上的二维强度分布

 

7. 总结

 VirtualLab Fusion帮助客户设计生成散射线或高帽的衍射光学元件。

 辅助设计步骤也使那些在衍射光学方面无经验的光学工程师能够完成各类衍射元件的设计工作。