案例97.01
此案例演示了如何設(shè)計(jì)一個(gè)衍射光束整形器來將高斯激光束重塑到donut模式。
1.建模任務(wù)
建議在開始這個(gè)案例之前，完成案例LBS.001
照明光束參數(shù)
波長(zhǎng)：632.8nm
激光光束直徑（1/e2）：1mm
期望輸出場(chǎng)參數(shù)
直徑：0.5mm
效率：>95%
SNR：>30dB
2. 生成Donut模式
Source→Basic Source Models→Gaussian Wave對(duì)話框可以用于生成donut模式。
模式系統(tǒng)必須選擇Laguerre Gaussian Mode。
模式級(jí)次必須設(shè)置為（0×1）。
3. 生成設(shè)計(jì)文檔
點(diǎn)擊Start→Diffractive Optics→Diffractive Beam Shaper...來生成設(shè)計(jì)文檔。
將入射場(chǎng)和信號(hào)場(chǎng)還有所有參數(shù)設(shè)置如左圖。
4.設(shè)計(jì)文檔
第一步，使用幾何光束整形方法來計(jì)算光束整形透過率函數(shù)。
分離類型選為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
5. 光束整形傳輸
光束整形的透過率函數(shù)可以由幾何光學(xué)方法來計(jì)算。
透過率函數(shù)作為波動(dòng)光學(xué)優(yōu)化的起點(diǎn)。
若在透過率函數(shù)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(duì)比度。
6. 生成相位渦旋
相位渦旋可以通過Functions→Single Phase Dislocation菜單選項(xiàng)生成。
將相位渦旋的孔徑直徑與透過率函數(shù)的直徑一致。
光束整形器透過率函數(shù)的采樣參數(shù)可以在設(shè)計(jì)文檔的“Specification”頁(yè)面找到。
透過率函數(shù)的直徑由采樣點(diǎn)數(shù)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率函數(shù)的采樣距離（參見設(shè)計(jì)文檔）。
5. 波動(dòng)光學(xué)優(yōu)化的傳輸
幾何光束整形器透過率函數(shù)與渦旋相位透相乘之后得到修改后的透過率函數(shù)。
相位渦旋將在激光光束上“鉆”一個(gè)洞。
7.設(shè)置透過率函數(shù)
使用“Set”按鈕來修改后的透過率函數(shù)設(shè)置為初始透過率函數(shù)。
這個(gè)透過率函數(shù)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
將透過率函數(shù)類型轉(zhuǎn)換為“Quantized Phase-Only”。
輸入相位級(jí)次
選擇迭代傅里葉變換算法（IFTA）來優(yōu)化。
禁用生成一個(gè)初始透過率函數(shù)并調(diào)整迭代步數(shù)。
可以通過單擊“Configure”按鈕禁用優(yōu)化函數(shù)的日志記錄。
9.光路圖
在光路圖中設(shè)置優(yōu)化后的光束整形器透過率函數(shù)來分析系統(tǒng)。
10.設(shè)計(jì)結(jié)果
11.結(jié)論
VirtualLab Fusion允許設(shè)計(jì)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(duì)比度和深度。
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