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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 b, :QT~g=  
     / ~^rr f  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 92^w8Z.  
    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。 Me=CSQqf<  
    =C~/7N,lW]  
    2．模拟任务 .|/~op4;  
    W^s ;Bi+Nw  
    gB<3-J1R  
    DOE： ^$ t7+g  
    相位型衍射 J_FNAdQt  
    光束整形器 %Qj;,#z  
    直径：2mmx2mm .jj$Kh q]  
    形状：圆形 Ek6MYc8<b~  
    相位级次：16     %JLk$sP9y`  
    / z}~zO  
    z Toq^T  
    3.建模任务：入射光场 IKi5 v~bE  
    D:Zy  
    CxfRV L`7  
    高斯准直激光光束的光束参数 c 9jGq  
    &8z[`JW,T  
    • 波长：632.8nm VZ\B<i  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *cEob b  
    NOp609\^  
    =KR NvW  
     rta:f800z  
    4.建模任务：期望输出光场 ]niJG t  
    0pbtH8~  
    4T=u`3pD7l  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9k6r_G"  
    n(el]_d  
    • FWHM-直径：0.5mm Yh>]-SCw  
    • 边缘宽度：50um =MvjLh"s  
    • 效率：>95% I6Ce_|n ?k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5Lf{8UxI  
    • 杂散光：<5% 7P9=)$(EH  
    AGbhJ=tB  
     AW,53\ 0  
    0$-xw  
    5.设计方案 V<j.xd7  
    d20gf:@BM  
    ?`4+cx}n  
    • 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）。 T8HF|%I  
    • 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）。 a AB`G3  
    yUp,NfS]o  
    T,VY.ep/  
     8)4P Ll  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Z"AQp _  
     >hr{JJe  
    %%4t~XC#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Uy$)%dYfq5  
    • 用户必须输入所需的信息 q5#J~n8Wr  
    - 入射场 l'3pQ;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） et }T %~T  
    - 系统参数 |JVk&8 ?8  
    - 制造条件 <^lRUw  
    K5XK%Gl"  
     =|YxDas  
    +9") KQT  
    7.设计过程 t8dm)s[r8  
    sx`O8t  
    a(0*um(  
    |0%+wB  
    P<f5*L#HD  
    ^/U|2'$'>E  
    1Y]TA3:  
    设计和优化过程由两步完成： G rk@dZI  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 kJ Mf  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -]t,E,(!  
     GPGm]Gt  
    8.系统模拟 FG) $y[*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ANps1w#TP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 n2fbp\I  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 /\W Qx e  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2!$gyu6bpG  
    `^4vT3e  
     FGh] S-A  
    %,k] [V  
    9. 初始几何光学设计的结果 XGkkB  
    T"0,r $3:  
    kVy\b E0o  
    XQ~Ke-QW)  
    &Ky_v^  
    感兴趣的优化函数 :bC40@  
    • 效率满足（>95%） [ U w i  
    • 信噪比不满足（<30db） MKWyP+6`  
    • 杂散光不满足（>5% 6O}`i>/6M  
     ^J\~XYg{7  
    mI>,.&eo  
    W<E47  
    )u qA(R>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 78/N   
           U\sHx68  
    -%I2[)F<  
    {U_$&f9s  
     ~fo6*g:f1  
    8 P>#l.#  
    感兴趣的优化函数  &CG*)bE  
    • 效率满足（>95%） $]rj73p^tH  
    • 信噪比满足（<30db） Q;D0<Bv  
    • 杂散光满足（<5%） 7ek&[SJ>,/  
    Qr$;AZ G  
    11.总结 P8?Fm`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 56Vb+0J'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 [o<VVtB.Gk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 VV9_`myN7  
    • 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。 wWp(yvz  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 u@4V7;L  
     
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