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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 =7 ,Kf} 6  
     %IBL0NQT  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 /-0' Qa+*  
    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。 o07IcIo  
    }fhHXGK.  
    2．模拟任务 2Ohp]G  
    |)_-Bi;MW`  
    ``?6=mO  
    DOE： ,ZI\dtl  
    相位型衍射 Ua*&_~7kJ  
    光束整形器 _>bRv+RVR  
    直径：2mmx2mm N~,_`=yRx  
    形状：圆形 rVA L|0;3  
    相位级次：16     qX>Q+_^  
    6&2LWaWMo$  
    %Ny) ?B  
    3.建模任务：入射光场 lj&>cScC  
    {,O`rW_eS  
    CBD_a#K{  
    高斯准直激光光束的光束参数 ; 7G_f  
    2Eh@e([PMs  
    • 波长：632.8nm :,*eX' fH  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7el<5chZ  
    k ~6- cx  
    Ri?\m!o  
     1"K*._K  
    4.建模任务：期望输出光场 [ug,jEH"S  
    &A50'8B2A  
    CdhSp$>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: !}&" W,,0  
    V"d=.Hb>  
    • FWHM-直径：0.5mm tGqCt9;<  
    • 边缘宽度：50um  5) lW  
    • 效率：>95% {sS_|sX  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,9/5T:2  
    • 杂散光：<5% `"y{;PCt_  
    q/6UK =  
     ^GXEJU 7U  
    fCEz-TMW  
    5.设计方案 9d[qh kPu)  
    k7bl'zic  
    ,@Z_{,b  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ^Qh-(u`  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 j|'R$|  
    q9}2  
    x% XT2+  
     WL~`u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 DNth4z  
     By)3*<5a_  
    !7` [i  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I($,9|9F  
    • 用户必须输入所需的信息 $N.`)S<  
    - 入射场  ?f2G?Y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） cgNt_8qC  
    - 系统参数 X!0kK8v  
    - 制造条件 R# 6H'TVE  
    _.f@Y`4d  
     41;)-(1  
    |[w^eg  
    7.设计过程 0^\/ERK  
     1KJZWZy  
    ( Yi=v'd  
    k&DGJ5m$.  
    }GRMZh_8  
    utd:&q|}  
    H'Iq~Ft1  
    设计和优化过程由两步完成： $HRed|*.C  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |9]PtgQv7  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 MuSaK %  
     <P pYl  
    8.系统模拟 i/: 5jI|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /oDpgOn  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g5TkD~w"  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 97x%2.\:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]piM/v\  
    9[f%;WaS  
     :1BM=_WwI  
    l4 `^!  
    9. 初始几何光学设计的结果 "w^Nu6  
    " ~n3iNkP  
    lu3.KOD/  
    E(/ sXji!  
    rys<-i(  
    感兴趣的优化函数 #L1>dHhat  
    • 效率满足（>95%） u[mY!(>nQ  
    • 信噪比不满足（<30db） 4@~a<P#  
    • 杂散光不满足（>5% zW)gC9_|m-  
     a8NVLD>7}  
    @$ftG  
    5h(jeT8"  
    fn?VNZ`J  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _jDS"  
           W2n*bNI  
    ULTNhq R*n  
    AJ4r/b }  
     i?W]*V~ply  
    >@:667i,`  
    感兴趣的优化函数 xtsL8-u f  
    • 效率满足（>95%） 0k.v0a7%  
    • 信噪比满足（<30db） mLULd}g/o  
    • 杂散光满足（<5%） Z{#"-UG  
    6ZTaQPtm  
    11.总结 _2; ^v`[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -+ko}He  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *k!(ti[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )8bFGX7|  
    • 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。 /o\U/I  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ,P!D-MN$V  
     
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