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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 ~Ni  
     jhf# gdz%  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 -Uy)=]Zae  
    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。 _qR?5;v  
    >G8I X^*sG  
    2．模拟任务  {ibu 0  
    h$kz3r;b,"  
    J{^md0l  
    DOE： l99Lxgx=  
    相位型衍射 Gn=b_!  
    光束整形器 |,p"<a!+{w  
    直径：2mmx2mm ` @  YV  
    形状：圆形 {daX?N|V  
    相位级次：16     g kO^J{_@q  
    cFw-JM<  
    m_*wqNFA6  
    3.建模任务：入射光场 `X5!s  
    6`O,mpPu4G  
    ,IyQmN y  
    高斯准直激光光束的光束参数 I)V=$r{  
    0: a2ER|J  
    • 波长：632.8nm 2PYnzAsl  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm mP&\?  
    aaig1#a@1b  
    O\.^H/  
     !h4T3sO  
    4.建模任务：期望输出光场 o[cOL^Xd1  
    f]8MdYX(  
    y62f{ks_/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D#L(ZlD4  
    $ uHQl#!;  
    • FWHM-直径：0.5mm z )'9[t  
    • 边缘宽度：50um -DdHl8  
    • 效率：>95% 6&os`!  
    • 信噪比（SNR）：>30dB a$|U4Eqo  
    • 杂散光：<5% p /-du^:2  
    EjLq&QR.  
     n#g_)\  
    Q"dq_8\`U  
    5.设计方案 &Gjpc>d  
    yuZLsH  
    UqI #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）。 (M$0'BV0  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 !CUl1L1DSi  
    L]H'$~xx*  
    [*^.$s(  
     &N^~=y^`C'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2.aCo, Kb;  
     >`0U2K  
    o6MFMA+vi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %PYO9:n  
    • 用户必须输入所需的信息 G`zNCx.  
    - 入射场 !b+4[ xky  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~{I.qv)>M~  
    - 系统参数 !G-+O#W`  
    - 制造条件 T&_&l;syA  
    ^[7Mp  
     btuG%D{a^  
    'IX1WS&\"  
    7.设计过程 &#2&V>pE  
    eL SzGbKf  
    }_'5Vb_  
    f\hMTebma$  
    ?gMx  
    Z6zV 9hn  
    J =^IS\m  
    设计和优化过程由两步完成： Q]K` p(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O6hzOyNX@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 L(TM& ps\-  
     i\6CE|  
    8.系统模拟 z ?\it(  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,/w*sE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .rtA sbp.!  
    • 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'5{p  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vN{@c(=g  
    _Q5mPBO  
     `DY yK?R  
    qi4P(s-i  
    9. 初始几何光学设计的结果 Dx-P]j)4x  
    wD9K\%jIr!  
    >R F|Q  
    EH |+S  
    ,R[$S"]!SH  
    感兴趣的优化函数 l ;:IL\*1I  
    • 效率满足（>95%） ~*Y#Y{  
    • 信噪比不满足（<30db） &zJI~R  
    • 杂散光不满足（>5% 1tNL)x"w  
     G}pFy0W\S  
    &!8 WRJ  
    QXkA%'@'  
    L0g+RohW  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %y6Q3@  
           XGSFG ~d  
    ^ j\LB23  
    x?wvS]EBg  
     z By%=)`  
    Pp_ 4B  
    感兴趣的优化函数 cdMSC7l!  
    • 效率满足（>95%） aRMlE*yW  
    • 信噪比满足（<30db）  \(\a=  
    • 杂散光满足（<5%） LE8<JMB  
    9z#8K zXg  
    11.总结 L )JB^cxf  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 G WIsT\J  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fB$a )~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4eHSAN"$  
    • 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。 e S8(HI6{^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OXQ*Xpc  
     
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