Scenario 573（1.0）
相關(guān)案例：DO.003，545
相關(guān)教程：VirtualLab Fusion-基本工具箱，衍射光學(xué)工具箱
1.摘要
這個(gè)示例演示了優(yōu)化衍射擴散器以在遠場(chǎng)生成任意光圖樣。通過(guò)迭代傅里葉變換算法（IFTA）來(lái)優(yōu)化反射鏡表面輪廓。
優(yōu)化過(guò)程分為三個(gè)步驟。
- 應用IFTA優(yōu)化一個(gè)透射衍射擴散器的透過(guò)率函數。
- 基于透過(guò)率函數來(lái)計算反射鏡的反射函數。
- 計算反射鏡的高度輪廓。
在學(xué)習和使用此案例之前，我們建議你首先閱讀應用案例545。
2.模擬任務(wù)
衍射擴散器反射鏡
相位級次：2
直徑：5.75×5mm
照明光束參數
波長(cháng)：532nm
激光光束直徑（1/e2）：1.1mm
期望輸出場(chǎng)參數
位圖文件：Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_01.jpg
圖案直徑：400×187mm
光軸偏移：0×100mm
效率：>25%
分辨率約： 700×700um
3.設計步驟1-設計透過(guò)率函數
優(yōu)化投射擴散器的透過(guò)率函數。
假設擴散器和目標屏之間是遠場(chǎng)系統。
開(kāi)始擴散器設計
選擇Diffractive optics-Pattern Generating Diffuser
進(jìn)入擴散器設計會(huì )話(huà)編輯界面
指定高斯光束束腰以及發(fā)散角的定義類(lèi)型
確定高斯光束的波長(cháng)及束腰直徑
指定近軸遠場(chǎng)作為光學(xué)系統
確定近軸遠場(chǎng)距離
通過(guò)Import導入準備好的.jpg圖片，并指定圖案尺寸400mmx187mm
使用IFTA優(yōu)化二元擴散器透過(guò)率函數。
IFTA優(yōu)化文檔可以通過(guò)圖樣生成擴散器會(huì )話(huà)編輯器生成。
期望光圖樣可以由jpg文件導入。
由于一個(gè)二元透過(guò)率函數總是會(huì )生成一個(gè)孿生像，因此必須對二元透過(guò)率進(jìn)行優(yōu)化，即在y方向上進(jìn)行離軸，以使孿生像分開(kāi)。
請參考Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_02.seditor。
指定相位階次：一個(gè)二階相位級次
IFTA優(yōu)化文檔Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_03.dp
像素大�。�830nm×800nm
單周期像素數：2271×2355
周期：1.9mm×1.9mm
光學(xué)系統：Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_04.lpd
4.設計步驟2-反射鏡反射函數
衍射擴散器反射鏡的反射函數可以由擴散器透過(guò)率函數計算得到。
反射函數與透射函數一樣，但為了得到類(lèi)似的衍射角必須在旋轉方向上拉伸：
→像素大小的變化： 
 反射函數像素大小
 透射函數像素大小
5.設計步驟3-反射鏡高度輪廓
這個(gè)案例演示了如何設計一個(gè)微結構反射鏡的光學(xué)函數。
加工微結構反射鏡需要的是其表面高度輪廓，而不是一個(gè)光學(xué)函數。下面將解釋如何計算一個(gè)給定的光學(xué)函數的微結構反射鏡的表面高度輪廓。
VirtualLab基于薄元近似結構設計來(lái)計算的表面輪廓。
計算反射鏡的表面輪廓
• 使用光學(xué)函數或加載文件Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_05以激活“Design”工具
• 開(kāi)始VirtualLab結構設計（Design→Structure Design）
• 選擇反射鏡的高度輪廓（Height Profile of Mirror），并且輸入設計波長(cháng)。
• VirtualLab假設入射光正入射，以此計算反射鏡的高度輪廓。
• 表面高度必須在第二步糾正，由于光程長(cháng)度將稍微不同于30°的入射角。
• 將計算光學(xué)函數每個(gè)采樣點(diǎn)的表面高度輪廓。
• 應該選擇最近鄰插值來(lái)允許VirtualLab重建包含矩形像素的表面輪廓。
• 必須使用實(shí)施量化（Enforce Quantization）的選項來(lái)指定高度量級。
計算鏡表面剖面
• VirtualLab計算鏡的高度剖面，假設垂直入射光。
• 由于實(shí)際上反射鏡必須與30°的入射光相互作用，因此必須使用一個(gè)更大的高度輪廓。
• 與垂直入射相比，高度輪廓必須按1/cos（α）比例進(jìn)行縮放。
• α是入射角。
• 雙擊生成包含反射鏡的雙界面元件。
• 反射鏡表面由采樣界面模擬。
• 點(diǎn)擊Edit按鈕。
• 選擇Scaling 窗口并且輸入在z方向的縮放
• 調整反射鏡的孔直徑和形狀來(lái)滿(mǎn)足您的需求。
• 關(guān)于如何以各種格式，例如GDSII，CIF，bitmap，ASCII等導出采樣表面，請參見(jiàn)教程144.01。
6.結論
• VirtualLab Fusion可以設計反射衍射擴散器來(lái)生成幾乎任意2D光圖樣。
• 設計分三個(gè)步驟完成：
- 設計和優(yōu)化擴散器透過(guò)率函數
基于透過(guò)率函數計算反射鏡的反射函數
- 計算反射鏡的高度輪廓
• 微結構鏡的表面剖面可以以各種數據格式導出。
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