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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
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 [S<DdTY9hZ  
     +ATN2 o  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wLgRI$ _Dm  
    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。 ^iI^)  
    A+ f{j  
    2．模拟任务 {`3;Pd`  
    {?j|]j  
    H?aB8=)  
    DOE： 60p1.;' /a  
    相位型衍射 yDyq. -Q  
    光束整形器 DvhK0L*Qr  
    直径：2mmx2mm :zZtZT!  
    形状：圆形 2>H\arEstR  
    相位级次：16     -({\eL$n  
    FF/MTd}6qG  
    Np=*B_ @8  
    3.建模任务：入射光场 &bL1G(}  
    rVN|OLh  
    5Pr<%}[S^  
    高斯准直激光光束的光束参数 Vl'=92t  
    HML6<U-eS  
    • 波长：632.8nm N..u<06j/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm yx}:Sgv%  
    t4JGd)r  
    :]//{HF  
     gF%ad=xm  
    4.建模任务：期望输出光场 - jyD!(  
    yV]-![`D  
    {bNnhW*qOu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: oZ8SEC "]  
    )kd)v4#  
    • FWHM-直径：0.5mm bh_ALu^CSX  
    • 边缘宽度：50um "Srp/g]a  
    • 效率：>95% |Jq/kmn  
    • 信噪比（SNR）：>30dB cf j6I  
    • 杂散光：<5% E@@quK  
    aI\VqOt]  
     'kC$R;#\7  
    ]>AW  
    5.设计方案 TQEZ<B$  
    i 9b^\&&  
    ,{oANqP  
    • 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）。 vx ,yz+yP  
    • 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）。 uj]GBo=  
    X;0EgIqh3  
    fDRQ(}  
     2GD%=rP2]  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 iFHVr'Og'  
     x7*}4>|W,I  
    ,sc>~B@Q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 *U]f6Q<X  
    • 用户必须输入所需的信息 77 `/YE#M  
    - 入射场 O/<jt'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） QK@z##U  
    - 系统参数 w5[POo' 5  
    - 制造条件 pG4Hy$e  
    >a0;|;hp  
     Cr[#D$::`  
    pkT a^I  
    7.设计过程 Y# lE  
    oFsMQ Py  
    U "}Kth  
    6F<L4*4U  
    7<KRB\)b&  
    Te.hXCFD  
    xA-G&oC]<T  
    设计和优化过程由两步完成： c]n4vhUa5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E+01"G<Q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~<$8i}7  
     \twlHj4  
    8.系统模拟 G%>[I6G  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Fdzd!r1 v  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 N@)g3mX>  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 T JVNR_x  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eHjR/MMr_  
    %TR->F  
     i&l$G55F  
    g\^(>Ouc  
    9. 初始几何光学设计的结果 g3 qtWS  
    9~4Kbmr>q  
    z1L.  
    &,#VhT![  
    `P GWu1/  
    感兴趣的优化函数 \/,SH?>4x  
    • 效率满足（>95%） 9sRP8Nj|  
    • 信噪比不满足（<30db） bc 0|tJc  
    • 杂散光不满足（>5% ?hwQY}   
     O ,DX%wk,  
    ~svu0[Vx  
    yRy9*r=  
    K'71uW>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 l"vT@ g|  
           $]hf2Yr(  
    5Ut0I]h|z  
    2/bck)p=  
     bLUn0)c  
    }%:?s6Ler  
    感兴趣的优化函数 u}$U|Cw-;T  
    • 效率满足（>95%） > Euput\  
    • 信噪比满足（<30db） tG{Vn+~/  
    • 杂散光满足（<5%） G3e%~  
    8pk5[=3Z  
    11.总结 Llzowlfe  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 A 7sej  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0m@S+$v  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 yn=1b:kid  
    • 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。 !KF;Z|_(I  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {=(4  
     
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