Wyrowski VirtualLab 汎用電磁光学設計・評価ソフトウェア | 汎用光学シミュレータ、IFTA法による回折光学素子の設計ツール、RCWA法による回折格子・フォトニック結晶の解析ツール、LED 用ビーム整形素子設計ツール、レーザー共振器解析ツール

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Diffractive Optics Design - 回折光学素子設計

回折光学素子を使った光の整形、分岐、拡散

VirtualLab Fusionではレーザー光と LED 光を整形、分岐、拡散、均一化するための回折光学素子、微小光学素子、回折格子、自由曲面、ホログラムの設計とシミュレーションが可能です。高速な物理光学シミュレーションと最適化アルゴリズムにより、これらの素子の設計が可能で、回折、干渉、偏光、コヒーレンス度を考慮することが可能です。

アプリケーション

  • LED 光の均一化と整形
    マイクロ レンズ アレイ、回折型ディフューザー、グレイティング セルズ アレイ、マイクロ プリズム セルズ アレイ、マイクロミラー セルズ アレイ
  • 回折光学素子、ホログラム、位相板
    光の整形、分岐、拡散等
  • パターン生成
    レーザー光と LED 光の表示灯、ロゴ
  • 表面回折格子とホログラフィック回折格子
    ビームスプリッター、偏光子、フォトニック結晶、モスアイ構造
  • 決定論的散乱
    表面散乱、体積散乱、実表面と屈折率変調
  • 空間光変調器(SLM)
    レーザービームのリアルタイム制御、ディスプレイ
VirtualLab Fusionを使って設計したヘッドアップ ディスプレイ アプリケーション用のホログラフィック スクリーン

回折光学素子設計パッケージのアプリケーションと必要な VirtualLab Fusion の Toolbox

Features and VirtualLab Toolboxes Starter
Toolbox
Grating
Toolbox
DiffranctiveOptics
Toolbox
Lighting
Toolbox
LED光の均一化と整形
回折光学素子、ホログラム、位相板 -
パターン生成
表面格子、ホログラフィック回折格子 - -
決定散乱 - -
空間光変調器(SLM) - -

上の表では各アプリケーションに対してどの Toolbox の使用が推奨されるかを示しています。詳細については、こちらよりお問い合わせください。

詳細な情報は Starter ToolboxDiffractive Optics ToolboxGrating Toolbox のページでご確認いただけます。

必要な Toolbox についてのより詳細なご案内はこちらからご確認いただけます。

回折光学素子による光の整形

VirtualLab 光学ソフトウェア VirtualLab ではレーザー光整形の為の、回折光学素子の設計とシミュレーションが可能です。Diffractive Optics Toolboxでは、以下の最適化のために反復フーリエ変換アルゴリズム(IFTA)とパラメトリック最適化を使用します。

  • 回折光学素子
  • 回折型ビーム スプリッター
  • 回折型ディフューザー
  • 回折型、屈折型ビーム整形素子
  • 計算機創生ホログラム
  • 位相板
  • キノフォーム

集光レンズ、コリメーション レンズ、ビーム エキスパンダー、フーリエ レンズを含んだ回折光学素子の設計が可能です。光学シミュレーションには以下を含みます。

  • 回折
  • 干渉
  • 偏光
  • 時間的、空間的コヒーレンス度
  • 強度
  • 位相
  • 収差

回折光学素子は、レーザービームを操作する様々なレーザーシステムに使用されます。典型的なアプリケーションは以下の通りです。

  • レーザー加工
  • インフォメーション ディスプレイ
  • 計測システム
  • 通信関連
  • 自動車関連
  • 軍事関連
  • 分光器
赤色、緑色レーザー光を使用した
回折型のライン ディフューザーと
リング ディフューザー
回折型ビーム、スプリッターによる
光パターン生成

メリット

回折光学素子のレーザーシステムでの使用には以下のメリットがあります。

  • 回折と干渉の影響の制御
  • ビームごとにカスタマイズされた出力を有するレーザービームの分岐
  • 決定論的拡散板の設計
  • レーザービーム強度の整形
  • レーザーシステムのコンパクト化
  • 任意の 2D 強度分布の生成
  • IFTA 法による任意のパラメータの高速な最適化
回折型ビーム スプリッターの
1周期のバイナリ高さプロファイル

回折型ビーム スプリッター

回折型ビーム スプリッターは、単一のレーザー ビームを、任意のパワーと角度で、任意のビーム数に分岐します。ビーム スプリッターは通常コリメーション レンズ、集光レンズ、ビーム エキスパンダー、フーリエ レンズと共に使用されます。ターゲット面でのビームサイズは、通常はレンズ光学系で制御されます。一方でビーム位置と強度は回折型ビーム スプリッターによって制御されます。回折型ビーム スプリッターでは以下の分布の生成が可能です。

  • レギュラー スポット アレイ
  • スポット ライン
  • 任意の 2D スポット パターン
回折型ビーム分岐素子により
生成されたパターン

回折型ディフューザー

回折型ディフューザーは回折次数の重ね合わせを多く生成する決定論的散乱素子です。この回折次数間の重複が原因で、レーザービームのコヒーレンス度に応じてスペックルが現れます。ディフューザーは通常コリメーション レンズ、集光レンズ、ビーム エキスパンダー、フーリエ レンズと共に使用されます。光学的解像度は通常レンズ光学系により制御される一方で、回折型ディフューザーは強度分布を制御します。回折型ディフューザーは以下の分布の生成が可能です。

  • 長方形と円形のトップハット
  • ライン
  • 十字パターン
  • グリッド パターン
  • 任意の 2D 強度パターン
回折型ディフューザーによって
生成された強度分布

回折型ビーム整形素子

回折型、屈折型ビーム整形素子は通常コヒーレンス レーザー光の強度の整形に使用されます。これらの素子では、とても均一でスペックルフリーなライトパターンの生成が可能です。ビーム整形素子は、しばしばコリメーション レンズ、集光レンズ、ビーム エキスパンダー、フーリエ レンズと共に使用されます。回折型ビーム整形素子は強度分布を制御する一方で光学的解像度は通常レンズ光学系で制御されます。ビーム整形素子では以下の強度分布の生成が可能です。

  • 長方形と円形のトップハット
  • ライン
  • ドーナツモード
  • ガウス-エルミート モードとガウス-ルジャンドルモード
  • 任意の2D強度パターン
ビーム整形素子によって生成された
トップハット プロファイルを有する
ドーナツ モード