案例97.01
此案例演示了如何設計一個(gè)衍射光束整形器來(lái)將高斯激光束重塑到donut模式。
1.建模任務(wù)
建議在開(kāi)始這個(gè)案例之前，完成案例LBS.001
照明光束參數
波長(cháng)：632.8nm
激光光束直徑（1/e2）：1mm
期望輸出場(chǎng)參數
直徑：0.5mm
效率：>95%
SNR：>30dB
2. 生成Donut模式
Source→Basic Source Models→Gaussian Wave對話(huà)框可以用于生成donut模式。
模式系統必須選擇Laguerre Gaussian Mode。
模式級次必須設置為（0×1）。
3. 生成設計文檔
點(diǎn)擊Start→Diffractive Optics→Diffractive Beam Shaper...來(lái)生成設計文檔。
將入射場(chǎng)和信號場(chǎng)還有所有參數設置如左圖。
4.設計文檔
第一步，使用幾何光束整形方法來(lái)計算光束整形透過(guò)率函數。
分離類(lèi)型選為旋轉對稱(chēng)。
5. 光束整形傳輸
光束整形的透過(guò)率函數可以由幾何光學(xué)方法來(lái)計算。
透過(guò)率函數作為波動(dòng)光學(xué)優(yōu)化的起點(diǎn)。
若在透過(guò)率函數中心添加一個(gè)渦旋相位，將增加donut模式的焦點(diǎn)深度和對比度。
6. 生成相位渦旋
相位渦旋可以通過(guò)Functions→Single Phase Dislocation菜單選項生成。
將相位渦旋的孔徑直徑與透過(guò)率函數的直徑一致。
光束整形器透過(guò)率函數的采樣參數可以在設計文檔的“Specification”頁(yè)面找到。
透過(guò)率函數的直徑由采樣點(diǎn)數量乘以采樣距離生成。
相位渦旋必須在中心。
相位渦旋的采樣點(diǎn)的距離必須等于光束整形器透過(guò)率函數的采樣距離（參見(jiàn)設計文檔）。
5. 波動(dòng)光學(xué)優(yōu)化的傳輸
幾何光束整形器透過(guò)率函數與渦旋相位透相乘之后得到修改后的透過(guò)率函數。
相位渦旋將在激光光束上“鉆”一個(gè)洞。
7.設置透過(guò)率函數
使用“Set”按鈕來(lái)修改后的透過(guò)率函數設置為初始透過(guò)率函數。
這個(gè)透過(guò)率函數將用于進(jìn)一步波動(dòng)光學(xué)優(yōu)化。
8.由IFTA進(jìn)行優(yōu)化
將透過(guò)率函數類(lèi)型轉換為“Quantized Phase-Only”。
輸入相位級次
選擇迭代傅里葉變換算法（IFTA）來(lái)優(yōu)化。
禁用生成一個(gè)初始透過(guò)率函數并調整迭代步數。
可以通過(guò)單擊“Configure”按鈕禁用優(yōu)化函數的日志記錄。
9.光路圖
在光路圖中設置優(yōu)化后的光束整形器透過(guò)率函數來(lái)分析系統。
10.設計結果
11.結論
VirtualLab Fusion允許設計衍射光束整形器。
可以生成Donut模式。
一個(gè)在光束整形元件中心的相位渦旋幫助增大生成的donut模式焦點(diǎn)的對比度和深度。
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