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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 r{\cm Ds  
     (&x~pv"+  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6;n^/3*#  
    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。 "oz @w'rG  
    ~pzaX8!  
    2．模拟任务 (ZShhy8g  
    ivoPl~)J  
    ^l$(-#'y  
    DOE： /lr RbZ  
    相位型衍射 C| Mh<,~ E  
    光束整形器 f@LUp^Z/v  
    直径：2mmx2mm ^{6Y7T]  
    形状：圆形 >=U $s@  
    相位级次：16      Xid>8  
    /4_}wi\  
    ljiq+tT  
    3.建模任务：入射光场 <ya'L&  
    H5&>Eny  
    X[@>1tl  
    高斯准直激光光束的光束参数 Efp=z=E  
    _'I9rGlx3  
    • 波长：632.8nm _ <>+Dk&  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm UBqK$2 #  
    T^ sxR4F  
    %i.|bIhmm  
     :[ITjkhde0  
    4.建模任务：期望输出光场 6:B5PJq  
    @J r  
    8z/^Ql  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N.64aL|1  
    kk~{2   
    • FWHM-直径：0.5mm  fx;5j;  
    • 边缘宽度：50um mceSUKI;L  
    • 效率：>95% SN]/~>/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB qWanr7n]@  
    • 杂散光：<5% [w{ZP4d>  
    ZzKn,+  
     sm_:M| [D  
    Q'8v!/"}p{  
    5.设计方案 0(i`~g5  
    qHKZ5w  
    rW`F|F%  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 N$y4>g  
    • 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）。 RtIc:ym  
    7Ru0>4B  
    ~f@<]  
     3R{-\ZMd  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 t[Q^Xp  
     TM"-X\e~{  
    JfVay I=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xS(sRx+A  
    • 用户必须输入所需的信息 t&&OhHK  
    - 入射场 ':>B %k  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） *jJ62-o  
    - 系统参数 H!Od.$ZIX  
    - 制造条件 lp9<j1Wl  
    v4v+;[a%  
     S5d{dTPq  
    )T4L^^`  
    7.设计过程 S1B/ClKWq  
    %bimcRX#W  
    0)/214^&  
    )F~_KD)7jJ  
    Y{O&- 5H^|  
    1z`,*eD7  
    zJsoenU  
    设计和优化过程由两步完成： 6 %=BYDF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 AzV5Re8M  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 s{IoL_PJP  
     7d<v\=J}  
    8.系统模拟 cpy"1=K~M  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 kDz.{Ih  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 W+eN%w5  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ~"wD4Ue  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~H$XSNPi  
    C=]3NB>Jc  
     e56#Qb@$\  
    jG2w(h/"  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ya_6Zd4O  
    ]lo1Kw  
    4w?7AI]Ej  
    w\mF2h  
    ~3%3{a a  
    感兴趣的优化函数 g\l;>  
    • 效率满足（>95%） *Q>:|F[vM  
    • 信噪比不满足（<30db） C:K\-P9  
    • 杂散光不满足（>5% U<t-LF3  
     9?:S:Sq  
    w* I+~o-  
    C1/jA>XW  
    {#%xq]r_  
    10. 后续IFTA优化后的结果 s/^k;qw  
           "tR.'F[n4P  
    Z~uKT n  
    . $k"+E  
     l+6\U6_)B  
    aYgJTep>r  
    感兴趣的优化函数 gctaarB&  
    • 效率满足（>95%） "uCQm '  
    • 信噪比满足（<30db） `[KhG)Y7t  
    • 杂散光满足（<5%） V!P3CNK  
    _y9P]@Q7%  
    11.总结 1+jYpYEQW  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2{CSH_"Z7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *I67SBt  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zFn&~lFB  
    • 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。 [!le 9aNg  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ) b10%n^  
     
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