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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 nBd(p Oe  
     Z@ec}`UO|u  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 5HB*  
    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。 X~*/ ~f  
    HKC&grp  
    2．模拟任务 DLq'V.M:  
    Tv,ZS   
    <\d`}A:&  
    DOE： |@B|o-  
    相位型衍射 d_[ zt)  
    光束整形器 {p$X*2ReB  
    直径：2mmx2mm zo ]-,u  
    形状：圆形 fn5!Nr ,  
    相位级次：16     &`'@}o>2  
    -LFk7a  
    z  +c8G  
    3.建模任务：入射光场 iII%!f?{[  
    Ln4Dq[M  
    fG@]G9Z  
    高斯准直激光光束的光束参数 $7O3+R/=  
    ^= kr`5  
    • 波长：632.8nm 8NWuhRRrw  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm X4k|k>  
    LCSJIt  
    O^~nf%  
     ] < ;y_  
    4.建模任务：期望输出光场 dA#'HMh@  
    {(d 6of`C_  
    ziQ&M\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *y~~~ 'J/  
    T#}"?A|  
    • FWHM-直径：0.5mm Vc8w[oS  
    • 边缘宽度：50um bz`rSp8h  
    • 效率：>95% Eh *u6K)Z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB F:Yp1Wrb<  
    • 杂散光：<5% DnCIfda2g  
    j^/^PUR  
     B?d+^sz]  
    "JgwL_2  
    5.设计方案 , 9buI='  
    EO/TuKt  
    +~xzgaL  
    • 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）。 5',&8  
    • 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）。 ] $F%  
    AI$\wp#aw  
    :?gp}.  
     d263#R  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !#4b#l(e6  
     &'m&'wDt:  
    > =Na,D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !^aJS'aq  
    • 用户必须输入所需的信息 \ 5#eBJ  
    - 入射场 0J .]`kR  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  cj|Urt  
    - 系统参数 DH])Q5  
    - 制造条件 ]_m(q`_  
    d-I&--"ju  
     0>3Sn\gZ(  
    );xTl6Y9  
    7.设计过程 Vo(bro4ZQi  
    Cv< s|  
    A ? [Wfq|  
    xeRoif\4c  
    =]LAL w  
    }n k [WW  
    T?*f}J  
    设计和优化过程由两步完成： Bf$` Hf6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 l(Uwci  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3oPyh $*  
     U ?6.UtNf  
    8.系统模拟 /!pJ"@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !)EYM&:Y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4@9xq<<5  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 m :2A[H+  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 @h%Nn)QBq  
    :d|~k  
     CE|rn8MB  
    z7HM/<WY  
    9. 初始几何光学设计的结果 =DXN`]uN  
    mv#*%St5  
    ~6#O5plKc  
    be HEAQ  
    (~?p`g+I.P  
    感兴趣的优化函数 ZtX CPA!  
    • 效率满足（>95%） ,-SWrp`f  
    • 信噪比不满足（<30db） sc y_  
    • 杂散光不满足（>5% : CP,DO  
     -o@L"C>   
    5jsZJpk$  
    5p~hUP]tT  
    R|]n;*y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 wT+\:y  
           2~%^ y6lR  
    kTm}VTr 1  
    a" L9jrVrw  
     R#W=*cN  
    [=^Wj`;  
    感兴趣的优化函数 pL2{zW`FDh  
    • 效率满足（>95%） FQ u c}A  
    • 信噪比满足（<30db） U,Fyi6{~  
    • 杂散光满足（<5%） NJg )S2]7  
    %m-U:H.Vp  
    11.总结 T_fM\jdI  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 No*[@D]g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 dEZlJo@J  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /25Ay  
    • 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。 '%y;{,g*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 wJh/tb=$o  
     
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