1.摘要

 這個示例演示了優(yōu)化衍射擴散器以在遠場生成任意光圖樣。通過迭代傅里葉變換算法（IFTA）來優(yōu)化反射鏡表面輪廓。

 優(yōu)化過程分為三個步驟。

- 應(yīng)用IFTA優(yōu)化一個透射衍射擴散器的透過率函數(shù)。

- 基于透過率函數(shù)來計算反射鏡的反射函數(shù)。

- 計算反射鏡的高度輪廓。

 在學(xué)習(xí)和使用此案例之前，我們建議你首先閱讀應(yīng)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(shù)

波長：532nm

激光光束直徑（1/e2）：1.1mm

期望輸出場參數(shù)

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(shè)計步驟1-設(shè)計透過率函數(shù)

 優(yōu)化投射擴散器的透過率函數(shù)。

 假設(shè)擴散器和目標(biāo)屏之間是遠場系統(tǒng)。

開始擴散器設(shè)計

選擇Diffractive optics-Pattern Generating Diffuser

進入擴散器設(shè)計會話編輯界面

指定高斯光束束腰以及發(fā)散角的定義類型

確定高斯光束的波長及束腰直徑

指定近軸遠場作為光學(xué)系統(tǒng)

確定近軸遠場距離

通過Import導(dǎo)入準(zhǔn)備好的.jpg圖片，并指定圖案尺寸400mmx187mm

 使用IFTA優(yōu)化二元擴散器透過率函數(shù)。

 IFTA優(yōu)化文檔可以通過圖樣生成擴散器會話編輯器生成。

 期望光圖樣可以由jpg文件導(dǎo)入。

 由于一個二元透過率函數(shù)總是會生成一個孿生像，因此必須對二元透過率進行優(yōu)化，即在y方向上進行離軸，以使孿生像分開。

 請參考Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_02.seditor。

指定相位階次：一個二階相位級次

 IFTA優(yōu)化文檔Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_03.dp

 像素大�。�830nm×800nm

 單周期像素數(shù)：2271×2355

 周期：1.9mm×1.9mm

光學(xué)系統(tǒng)：Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_04.lpd

4.設(shè)計步驟2-反射鏡反射函數(shù)

 衍射擴散器反射鏡的反射函數(shù)可以由擴散器透過率函數(shù)計算得到。

 反射函數(shù)與透射函數(shù)一樣，但為了得到類似的衍射角必須在旋轉(zhuǎn)方向上拉伸：

→像素大小的變化：

反射函數(shù)像素大小

透射函數(shù)像素大小

5.設(shè)計步驟3-反射鏡高度輪廓

 這個案例演示了如何設(shè)計一個微結(jié)構(gòu)反射鏡的光學(xué)函數(shù)。

 加工微結(jié)構(gòu)反射鏡需要的是其表面高度輪廓，而不是一個光學(xué)函數(shù)。下面將解釋如何計算一個給定的光學(xué)函數(shù)的微結(jié)構(gòu)反射鏡的表面高度輪廓。

 VirtualLab基于薄元近似結(jié)構(gòu)設(shè)計來計算的表面輪廓。

計算反射鏡的表面輪廓

• 使用光學(xué)函數(shù)或加載文件Sc573_Diffuser_Mirror_Pattern_Generation_05以激活“Design”工具

• 開始VirtualLab結(jié)構(gòu)設(shè)計（Design→Structure Design）

• 選擇反射鏡的高度輪廓（Height Profile of Mirror），并且輸入設(shè)計波長。

• VirtualLab假設(shè)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，由于光程長度將稍微不同于30°的入射角。

•        將計算光學(xué)函數(shù)每個采樣點的表面高度輪廓。

•        應(yīng)該選擇最近鄰插值來允許VirtualLab重建包含矩形像素的表面輪廓。

•        必須使用實施量化（Enforce Quantization）的選項來指定高度量級。

計算鏡表面剖面

• VirtualLab計算鏡的高度剖面，假設(shè)垂直入射光。• 由于實際上反射鏡必須與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。

• 點擊Edit按鈕。

• 選擇Scaling 窗口并且輸入在z方向的縮放

• 調(diào)整反射鏡的孔直徑和形狀來滿足您的需求。

• 關(guān)于如何以各種格式，例如GDSII，CIF，bitmap，ASCII等導(dǎo)出采樣表面，請參見教程144.01。

6.結(jié)論

• VirtualLab Fusion可以設(shè)計反射衍射擴散器來生成幾乎任意2D光圖樣。

• 設(shè)計分三個步驟完成：

- 設(shè)計和優(yōu)化擴散器透過率函數(shù)

基于透過率函數(shù)計算反射鏡的反射函數(shù)

- 計算反射鏡的高度輪廓

• 微結(jié)構(gòu)鏡的表面剖面可以以各種數(shù)據(jù)格式導(dǎo)出。