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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 1r|'n aiZ  
     NR^z!+oSR  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 tE=P9 \4  
    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。 ?IGT!'  
    !NjC+ps]  
    2．模拟任务 ZU7,=B=  
    I>b!4?h  
    ?_}[@x  
    DOE： 'SvYZ0ot  
    相位型衍射 G\|VTqu  
    光束整形器 L%U-MOS=  
    直径：2mmx2mm D~U 4K-  
    形状：圆形 |jO&qT]{  
    相位级次：16     (lTM^3 }  
    ;~#rd L  
    ;r"YZs&Xd  
    3.建模任务：入射光场 yA \C3r'  
    YPFjAQ  
    @/E5$mX`  
    高斯准直激光光束的光束参数 yzgDdAM  
    shj S^CP  
    • 波长：632.8nm ORyFE:p$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ]k " j  
    W6 f*>  
    wh[XJ_xY  
     AQQeLdTq  
    4.建模任务：期望输出光场 +tES:3Pi  
    jf~/x>Q  
    ^ejU=0+cN  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _<yJQ|[z~i  
    K p ~x  
    • FWHM-直径：0.5mm tTX2>8Gmr  
    • 边缘宽度：50um uIiE,.Uu}  
    • 效率：>95% t+|c)"\5h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4b,N"w{v  
    • 杂散光：<5% ~?H _?}e  
    $*\[I{Zau}  
     wtu WzHrF  
    $NWXn,Y'  
    5.设计方案 p. SEW5  
    TG=) KS  
    F)z]QJOw  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 W}50E.\#  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 {AoH  
    <=W;z=$!Bb  
    yCwBZ/C  
     w[S2 ] <  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ,JYvfCA  
     4. 7m*  
    "M3R}<Vt  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }q^M  
    • 用户必须输入所需的信息 %oJ_,m_(  
    - 入射场 &}_E~jKK  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） y)0r%=  
    - 系统参数 e23}'qb  
    - 制造条件 {0 IEizQ|i  
    .z^ePZ|mV  
     6}qp;mR E]  
    :aS8%m  
    7.设计过程 u]lf~EE  
    s5_[[:c=^  
    F *_g3K!!  
    hX# y7m  
    (C dx7v2Nh  
    8J-$+ ;  
    .DR^<Qy  
    设计和优化过程由两步完成： 0>} FNRC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t :B~P,r  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 J!b v17H"  
     hsr,a{B%$  
    8.系统模拟 gXBC= ?jl  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 zy"wQPEE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `md)|PSU  
    • 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。 L  #c*)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~xZFm  
    `CP# S7W^  
     d:cs8f4>  
    t}n:!v"|+O  
    9. 初始几何光学设计的结果 gVO<W.?  
    dtD)VNkBZ  
    :y^0]In  
    9. :r;HG  
    E&ou(Q={  
    感兴趣的优化函数 .-2i9Bh6  
    • 效率满足（>95%） s tvI  
    • 信噪比不满足（<30db） b9b384Q1O  
    • 杂散光不满足（>5% `"`/_al^  
     /UtCJMQ  
    \Jq$!foYx  
    ~5g2~.&*  
    s$Z zS2d  
    10. 后续IFTA优化后的结果 //T1e7)  
           E:'TZ4Z  
    ]Y@Db5S$T  
    E_k<EQ%r  
     pm`BMy<5PU  
    W?is8r:  
    感兴趣的优化函数 Zt;3HY=y  
    • 效率满足（>95%） HQqnJ;ns<  
    • 信噪比满足（<30db） /=4 m4  
    • 杂散光满足（<5%） .H;[s  
    $3.hZx>  
    11.总结 2wCTd:e:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 7:iTx;,v  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 I2"F2(>8K  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 K`}8fU   
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 9C9>V]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^I2+$  
     
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