VirtualLab运用：设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽

1.简介

 

这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。

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。

 

2．模拟任务

DOE：

相位型衍射

光束整形器

直径：2mmx2mm

形状：圆形

相位级次：16

 

3.建模任务：入射光场

高斯准直激光光束的光束参数

 

•波长：632.8nm

•激光光束直径（1/e2）：1mm

 

4.建模任务：期望输出光场

 

期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:

 

•FWHM-直径：0.5mm

•边缘宽度：50um

•效率：>95%

•信噪比（SNR）：>30dB

•杂散光：<5%

 

5.设计方案

 

•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）。

•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）。

 

6. 衍射光束整形器会话编辑器

 

•会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。

•用户必须输入所需的信息

-入射场

-期望的输出场=设计目标图样（DTP）

-系统参数

-制造条件

 

7.设计过程

 

设计和优化过程由两步完成：

1.基于几何光学进行一个初始的设计。

2.基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。

 

8.系统模拟

•设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。

•同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。

•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。

•然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。

 

9. 初始几何光学设计的结果

 

感兴趣的优化函数

•效率满足（>95%）

•信噪比不满足（<30db）

•杂散光不满足（>5%

 

 

 

10. 后续IFTA优化后的结果

    

 

感兴趣的优化函数

•效率满足（>95%）

•信噪比满足（<30db）

•杂散光满足（<5%）

 

11.总结

•VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。

•用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。

•可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。

•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。

•VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。

- - - - - - - - - - - - - - -近期推荐 - - - - - - - - - - - - - - - -