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    [技术]设计和优化衍射光束整形元件来生成矩形高帽 [复制链接]

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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 (5 @H  
     xI1{Wo*2C}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ,5"(m?[m  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 JC%&d1  
    ;<N:!$p  
    2．模拟任务 (bQ3:%nD  
    0W}qp?  
    ('SId@  
    DOE： @`dg:P*[  
    相位型衍射 7]xDMu'^&f  
    光束整形器 -1Dq_!i  
    直径：2mmx2mm Oo@o$\+v  
    形状：圆形 &G\mcstX  
    相位级次：16     {='Bd6_=  
    !}z'"l4i  
    ' {UKO7   
    3.建模任务：入射光场 \$ipnQv  
    S@qR~_>a  
    fE+zA)KX  
    高斯准直激光光束的光束参数 O`c50yY  
    A$3Rbn}"  
    • 波长：632.8nm ;o3gR4u_L  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .a]#AFX  
    q9_ $&9  
    RC/ 3\ '  
     s@ r{TXEn  
    4.建模任务：期望输出光场 \O;2^  
    (_zlCHB  
    WN+i3hC  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N o6!gZ1  
    8^>c_%e}  
    • FWHM-直径：0.5mm ]~I+d/k d  
    • 边缘宽度：50um ve ysW(z  
    • 效率：>95% bu|.Jw"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +ODua@ULFB  
    • 杂散光：<5% nf/?7~3?[  
    SOhM6/ID2/  
     "0PrdZMx  
    = 'NV3by  
    5.设计方案 L"|Bm{Run  
    n(J>'Z  
    P[ WkW#  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ]a4U\yr  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 o,`"*][wd  
    E(P 6s;LZ  
    h6 {vbYj  
     Bz/Vzc(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &2y4k"B&)  
     cK+TE8ao  
    s2{SbOBis  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ixu*@{<Z(  
    • 用户必须输入所需的信息 0I)$!1~O)  
    - 入射场 +:.Jl:fx4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） aDK b78 1d  
    - 系统参数 8|i'~BFHs  
    - 制造条件 +-^>B%/&Z  
    1IA1;  
     ^m w]u"5\  
    dT|f<E/P  
    7.设计过程 /h0bBP  
    ZwS:Te9-  
    Tu#;Y."T  
    iYStl  
    F3}MM dX  
    B`B =bn+4  
    z%YNZ ^d  
    设计和优化过程由两步完成： [Cl0Kw.LD  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,Z@#( =f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _J l(:r\%  
     0SIC=p=J  
    8.系统模拟 #{8I FA  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 mVZh_R=a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _6NUtU  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 !4vb{AH  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8wsU`40=Q  
    bmv8nal<Y  
     y|5s  
    xol%\$|  
    9. 初始几何光学设计的结果 %e E^Y<@g  
    9(N  
    1Z# $X`  
    OUv<a `0  
    Z+El(f x  
    感兴趣的优化函数 c@t?R$c  
    • 效率满足（>95%） _Je 4&KU  
    • 信噪比不满足（<30db） JI "/,fK^  
    • 杂散光不满足（>5% ] 3{t}qY$A  
     +` Md5.w  
    j<t3bM-G  
    iS$[dC ?N  
    TpKAdrY  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rOSov"7  
           ra$:ibLN  
    ^[?y 2A:  
    *-T.xo  
     (;l@d|g  
    kTb$lLG\xk  
    感兴趣的优化函数 Je6[q  
    • 效率满足（>95%） b#6S8C+@  
    • 信噪比满足（<30db） ipv5JD[  
    • 杂散光满足（<5%）  Z1 D  
    y]j.PT`Cw  
    11.总结 {"ST hTZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 jrib"Bh3,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *2/Jg'de  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 L/8oqO|  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 op6]"ZV-C  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <0CjEsAB]  
     
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