优化衍射扩散反射镜以生成任意的光图案（上）

cherryjhy · 发表于 2023-3-22 08:58:34

Scenario 573（1.0）

相关案例：DO.003，545
相关教程：VirtualLab Fusion-基本工具箱，衍射光学工具箱

1.摘要
 这个示例演示了优化衍射扩散器以在远场生成任意光图样。通过迭代傅里叶变换算法（IFTA）来优化反射镜表面轮廓。
 优化过程分为三个步骤。
- 应用IFTA优化一个透射衍射扩散器的透过率函数。
- 基于透过率函数来计算反射镜的反射函数。
- 计算反射镜的高度轮廓。
 在学习和使用此案例之前，我们建议你首先阅读应用案例545。

2.模拟任务

衍射扩散器反射镜
相位级次：2
直径：5.75×5mm

照明光束参数

波长：532nm
激光光束直径（1/e2）：1.1mm

期望输出场参数

位图文件：Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_01.jpg
图案直径：400×187mm
光轴偏移：0×100mm
效率：>25%
分辨率约： 700×700um

3.设计步骤1-设计透过率函数

 优化投射扩散器的透过率函数。
 假设扩散器和目标屏之间是远场系统。

开始扩散器设计

选择Diffractive optics-Pattern Generating Diffuser

进入扩散器设计会话编辑界面

指定高斯光束束腰以及发散角的定义类型

确定高斯光束的波长及束腰直径

指定近轴远场作为光学系统

确定近轴远场距离

通过Import导入准备好的.jpg图片，并指定图案尺寸400mmx187mm

 使用IFTA优化二元扩散器透过率函数。
 IFTA优化文档可以通过图样生成扩散器会话编辑器生成。
 期望光图样可以由jpg文件导入。
 由于一个二元透过率函数总是会生成一个孪生像，因此必须对二元透过率进行优化，即在y方向上进行离轴，以使孪生像分开。
 请参考Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_02.seditor。

指定相位阶次：一个二阶相位级次

 IFTA优化文档Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_03.dp
 像素大小：830nm×800nm
 单周期像素数：2271×2355
 周期：1.9mm×1.9mm

光学系统：Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_04.lpd

4.设计步骤2-反射镜反射函数
 衍射扩散器反射镜的反射函数可以由扩散器透过率函数计算得到。
 反射函数与透射函数一样，但为了得到类似的衍射角必须在旋转方向上拉伸：
→像素大小的变化：

反射函数像素大小

透射函数像素大小

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