案例385（2.0）
關(guān)鍵字：大角度設(shè)計(jì)，補(bǔ)償，枕形，桶形，畸變，強(qiáng)度衰減，信號(hào)場準(zhǔn)備，衍射光學(xué)元件，損耗，期望光目標(biāo)圖案，迭代傅里葉變換算法
1. 建模描述
設(shè)計(jì)擴(kuò)散器以在遠(yuǎn)場生成高數(shù)值孔徑光圖案
光源參數(shù)：
— 高斯光源波長：532nm
— 根據(jù)最終的衍射光學(xué)元件選擇合適的直徑
系統(tǒng)參數(shù)：
— 衍射元件到屏幕距離：z=0.5m
輸出場要求：
— 期望光圖案：1.0m×0.5m網(wǎng)格
— 光圖案期望分辨率：±0.5mm
（目標(biāo)平面上相鄰衍射級(jí)次間的最小距離：∆xTP=1mm（離軸））
— 目標(biāo)圖案來源于文件
“Sc385_HighNA_DiffuserDesign_01_DesiredLightPattern.bmp”
衍射光學(xué)元件參數(shù)：
— 衍射元件的相位階數(shù)：4
2. 設(shè)計(jì)類型與步驟
遠(yuǎn)場應(yīng)用
優(yōu)化衍射光學(xué)元件用以生成高數(shù)值孔徑角分布。
信息
衍射光學(xué)元件在波數(shù)域上生成一個(gè)角分布(kx，ky)。
設(shè)計(jì)步驟
A. 計(jì)算衍射光學(xué)元件的像素尺寸、周期和像元數(shù)。
B. 根據(jù)參數(shù)計(jì)算結(jié)果預(yù)先設(shè)置傅里葉迭代法優(yōu)化文檔。
C. 根據(jù)靶面上期望的光強(qiáng)分布在波數(shù)域上生成一個(gè)具有預(yù)補(bǔ)償角的光分布，并作為設(shè)計(jì)目標(biāo)圖形�？梢灶愃频亩x一個(gè)特定的優(yōu)化范圍。
D. 傅里葉迭代法優(yōu)化文件的最終設(shè)置(定義實(shí)際的設(shè)計(jì)目標(biāo)圖案)。
A. 計(jì)算
1. 根據(jù)信號(hào)場沿x方向擴(kuò)展的一個(gè)合理的初始值計(jì)算衍射光學(xué)元件的最小像素（特征）尺寸(此處xmax SF僅有0.75m):
將此值近似到一個(gè)可加工尺寸 (∆x’DOE)以兼顧制造者加工過程中對(duì)于位置增加以及最小特征尺寸的加工能力。此處近似后，∆x’DOE=320nm。根據(jù)
該值重新計(jì)算對(duì)應(yīng)的x’max SF值。
2. 計(jì)算衍射光學(xué)元件最大周期 pmax:
利用公式 
3. 計(jì)算衍射光學(xué)元件每個(gè)周期的像素?cái)?shù)#s和近似給出采樣點(diǎn)數(shù)目#s’。例如#s’=2355
4. 計(jì)算可得到的最大衍射角(用’表示)
5. 計(jì)算獲得的軸上輸出光強(qiáng)的分辨率
B. 迭代傅里葉變換方法優(yōu)化文件的預(yù)設(shè)置
C. 1 生成預(yù)補(bǔ)償信號(hào)場
根據(jù)目標(biāo)平面上給出的空間光強(qiáng)分布，使用模塊Mod014在波數(shù)域計(jì)算一個(gè)角譜光強(qiáng)分布。
必須在模塊對(duì)話框中輸入采樣距離，采樣距離可通過迭代傅里葉變換方法優(yōu)化文件計(jì)算出來并以波數(shù)值表示（在迭代傅里葉變換方法文件中不勾選“使用角譜坐標(biāo)”）。
C. 2 模塊設(shè)置
設(shè)計(jì)波長
衍射光學(xué)元件與目標(biāo)平面間距離(需考慮角度要求)
C. 3 模塊設(shè)置
選擇擴(kuò)散器模式
C. 4 模塊設(shè)置
采樣點(diǎn)自動(dòng)適應(yīng)選擇
采樣距離取自傅里葉迭代算法優(yōu)化文件
視場角以波數(shù)坐標(biāo)形式表示kx，ky
D. 在傅里葉迭代算法優(yōu)化文檔中定義DTP
在IFTA優(yōu)化文檔中，生成的預(yù)補(bǔ)償DTP作為期望輸出場。
3. 衍射光學(xué)元件設(shè)計(jì)最終的仿真結(jié)果
4. 總結(jié)
VirtualLab 軟件為用戶提供了更便于使用的設(shè)計(jì)工具，用于設(shè)計(jì)生成大角度光圖形的大數(shù)值孔徑衍射光學(xué)元件。
典型的不希望的效應(yīng)：
— 幾何畸變
— 強(qiáng)度衰減
都可被完全地補(bǔ)償。
|
