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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 Vab+58s5  
     E%L]ifA9!  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wg?:jK  
    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。 1zE_ SNx  
    Z4#lZS`'A  
    2．模拟任务 mUi|vq)`=D  
    IyE9G:fY  
    w+vYD2 a  
    DOE： G:qkk(6_#  
    相位型衍射 &HKrmFgX{  
    光束整形器 :z=/z!5:j  
    直径：2mmx2mm  5" U8|  
    形状：圆形 7. y L>  
    相位级次：16     )4[{+OJa  
    H9)$ #r6i  
    MI[=,0`D  
    3.建模任务：入射光场 NJ-cP m  
    5utMZ>%w_#  
    B1@c`BJ;9T  
    高斯准直激光光束的光束参数 (tGK~!cAv  
    "HR &Rf k  
    • 波长：632.8nm A0*u(15%  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8a{FxCBw  
    VHsNz WI  
    &o/&T{t}  
     5Am*1S^  
    4.建模任务：期望输出光场 tq9t(0EL  
    6.tppAO+  
    vO" $Xw  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: F0Xv84:O  
    d87pQ3e:&  
    • FWHM-直径：0.5mm hIa@JEIt  
    • 边缘宽度：50um 9;;1 "^4/  
    • 效率：>95% FK!9to>  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Ai iOs?  
    • 杂散光：<5% (CY VSO  
    z$p +l]  
     Cm}ZeQ  
    \~nUk7.  
    5.设计方案 z'r.LBnh  
    Cg 85  
    ;D]TPBE  
    • 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）。 :i*JlKHJ d  
    • 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）。 J8a4.prqI  
    j^Zp BNL  
    K@*m6)  
     w`1qx;/!  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 N|q:wyS|  
     |6\ ?"#  
    2!dIW5I  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 c[ff|-<g  
    • 用户必须输入所需的信息 Y_PCL9G{p  
    - 入射场 I}Q3B3Byg  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） c#9 zw[y-L  
    - 系统参数 `Y.RAw5LrE  
    - 制造条件 (m3p28Q?  
    NLb/Bja  
     Ltcr]T(Ic  
    @tjC{?5Y  
    7.设计过程 CNcH)2Mk  
    SVXey?A;CJ  
    ZH:#~Zyj  
    6@o_MtI  
    $yaE!.Kc  
    +cy(}Vp  
    /[nt=#+   
    设计和优化过程由两步完成： 9L:v$4{LU  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?h>mrj  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !0Xes0gK0  
     0; V{yh  
    8.系统模拟 ~`tc|Zu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ? dSrY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 mMT7`r;l  
    • 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。 hPFIf>%}  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 M~N'z /  
    lu-VBVwR  
     [Z Ea3/  
    ,\}V.:THF  
    9. 初始几何光学设计的结果 H3OH  
    $BH0W{S  
    @292;qi  
    6t]oSxN  
    " I`YJEv  
    感兴趣的优化函数 ~,':PUkiV  
    • 效率满足（>95%） |7%$+g  
    • 信噪比不满足（<30db） 8agd{bxU  
    • 杂散光不满足（>5% k~=-o>}C  
     x6Z$lhZ  
    ]iLfe&f  
    b@,=;Y)O  
    _,F wt  
    10. 后续IFTA优化后的结果 uc7np]Z  
           zi*D8!_C  
    z eIBB  
    =Z-.4\3  
     5+3Z?|b  
    `m'2RNSc+#  
    感兴趣的优化函数 JI\u -+BE  
    • 效率满足（>95%） zO)9(%LS  
    • 信噪比满足（<30db） d G:=tf&1R  
    • 杂散光满足（<5%） 9MM4C  
    V i#(x9.  
    11.总结 Uk*s`Y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 a.8nWs^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;oR-\;]/.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 PrN?;Z.  
    • 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。 k, v.U8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OgfQGGc  
     
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