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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 A1Q]KS@  
     -8 &f=J)  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >5^Z'!Z"  
    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。 s ^)W?3t]  
    Tr@`ozp8  
    2．模拟任务 Mqc[IAcd]  
    0w+hf3K+:  
    qsJA|z&6x  
    DOE： 6Ir ?@O1'!  
    相位型衍射 Q8:u1$}  
    光束整形器 5j ]}/Aq  
    直径：2mmx2mm a S<JsB  
    形状：圆形 Z]SCIU @+  
    相位级次：16     HwU \[f  
    ;7m>40W  
    $wN'mY  
    3.建模任务：入射光场 W 8E<P y  
    7FMHz.ZRE  
    3tr?-l[N\  
    高斯准直激光光束的光束参数 2o\\qEYg  
    3I"&Qp%2  
    • 波长：632.8nm 1]hMA\x  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm aaaC8;.  
    E#HO0 ]S  
    E0)v;yRcw  
     M/1Q/;0P  
    4.建模任务：期望输出光场 *\joaw  
    ^1Yx'ua'  
    siD Sm  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: m7RWuI,  
    :m37Fpz&b  
    • FWHM-直径：0.5mm QGshc  
    • 边缘宽度：50um wV-cpJ,}  
    • 效率：>95% *:&fw'vd,  
    • 信噪比（SNR）：>30dB BV!Kiw  
    • 杂散光：<5% nmSpNkJ5  
    G %#us3x  
     _puQX@i  
    @EZXPU  
    5.设计方案 x(t} H8q  
    Mb<KZ_wYOX  
    o_5|L9  
    • 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）。 ;<MaCtDt  
    • 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）。 wPc,FH+y  
    P{}Oe *9"  
    |Pj _L`G  
     c3 wu&*p{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &[Sw:{&*jv  
     % tJ?dlD'  
    +6;OB@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Uc6U!X  
    • 用户必须输入所需的信息 \\/X+4|o'  
    - 入射场 gf3/kll9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mYy3KqYu  
    - 系统参数 '.dW>7  
    - 制造条件 =Wjm_Rvk9  
    p[/n[@<8=  
     ' l!QGKz  
    /NkZ;<uxJ  
    7.设计过程 D^TKv;%d  
    Lte\;Se.tu  
    WYh7Y  
    u#P7~9ZG-  
    '8Gw{&&  
    3; M!]9ms  
    8WyG49eic  
    设计和优化过程由两步完成： 4 B> l|%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~}M{[6!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @e Myq1ZU  
     e1IuobT  
    8.系统模拟 <y'ttxeS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !PQRlgcG  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $"UAJ-  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 N&ddO-r[s  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (*;u{m=  
    AVJF[t,  
     pTN_6=Y"  
    Jg Xbs+.  
    9. 初始几何光学设计的结果 r;'!qwr  
    es6e-y@e  
    rcbixOT  
    mb/3 #)  
    gTq-\k(  
    感兴趣的优化函数 4Cfwz-Qo  
    • 效率满足（>95%） r'!l` gm,S  
    • 信噪比不满足（<30db） #2MwmIeA  
    • 杂散光不满足（>5% dKMuo'H'%  
     Wu}Co  
    ~q4y'dBy*  
    ydFY<Mb(o  
    rvG qUmSUs  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Xmnq ZWB  
           "s*{0'jo  
    q{@Wn]!k  
    Oh^X^*I$@  
     af_zZf!0  
    F+6ZD5/  
    感兴趣的优化函数 E`s_Dr}K  
    • 效率满足（>95%） 6RF01z|~_  
    • 信噪比满足（<30db） PQ[TTLG\&  
    • 杂散光满足（<5%） PY2`RZ/@  
    y#MLxm  
    11.总结 z_H2 L"Z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _+. t7q^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sDF J  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 63f/-64?7  
    • 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。 ::R^ w"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 @N(jd($E  
     
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