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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 mTT1,|  
     f+j\,LJ  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 +dcBh Dq  
    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。 G< l+94(  
    U@!e&QPn  
    2．模拟任务 &p%0cjg"Q  
    BYFvf(>  
    D$+9`  
    DOE： |?hNl2m  
    相位型衍射 8hZ+[E}  
    光束整形器 $a>,sL&;  
    直径：2mmx2mm LWuciHfd+  
    形状：圆形 z;JyHC)  
    相位级次：16     5fMVjd  
    {M96jjiInf  
    Pk!RgoWF  
    3.建模任务：入射光场 d`q<!qFZh  
    lM~ 3yBy  
    c"Ddw'?e  
    高斯准直激光光束的光束参数 )HQ':ZE$  
    _ ]@   
    • 波长：632.8nm U}<5%"!;  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9AO`Zk{/Ez  
    zgXg-cr  
    DJvmwFx  
     mZQW>A]iE  
    4.建模任务：期望输出光场 |*ss`W7F,2  
    S=B?bD_,c  
    $ (/=Wn  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: UKV0xl  
    (3~h)vaJ  
    • FWHM-直径：0.5mm ~(OG3`W!  
    • 边缘宽度：50um \H^DiF%f9  
    • 效率：>95% !_C*2+f  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^S:S[0\,  
    • 杂散光：<5% 'c7C*6;a  
    ICA p  
     2o2jDQ|7  
    p5`iq~e9  
    5.设计方案 @lpo$lN0R  
    _)-t#Ve  
    B;x5os  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 AX($LIy9P  
    • 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）。 T%74JRQ  
    ""$vaqt  
    KUJCkwQ  
     3-x ;_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Y;2WY 0eq  
     \#Md3!MG  
    8J|2b; Vf  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U9"g;t+/   
    • 用户必须输入所需的信息 ymH>] cUm  
    - 入射场 c12mT(+-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )Y4;@pEU  
    - 系统参数 4JQd/;  
    - 制造条件 'Ur1I "  
    tVfZ~q J  
     6z`l}<q  
    gOiZ8K!  
    7.设计过程 BoJpf8e'-e  
    uoJ@Jt'j  
    |5il5UP  
    +;r1AR1)x  
    #aI(fQZe  
    xB5qX7*.  
    a]H&k$!c  
    设计和优化过程由两步完成： an q1zH  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B&fH FyK1n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |D*a"*1+A  
     "w 7{,HP  
    8.系统模拟 2i9FzpC3  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 K HyVI6N[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jVlXB6[-  
    • 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。 r+TvC{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 g'X{  
    8*zORz  
     79&=MTM  
    ]S0=&x@,  
    9. 初始几何光学设计的结果 uNKf!\Y  
    @LSfP  
    "+XF'ZO  
    oUl0w~Xn  
    g)dKXsy(F  
    感兴趣的优化函数 Xsk/U++  
    • 效率满足（>95%） CwjKz*'[g  
    • 信噪比不满足（<30db） V36u%zdX5n  
    • 杂散光不满足（>5% HIGTo\]Z  
     JUXo3D~  
    P*|qbY  
    :|\[a0ZL  
    jXPf}{^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /np05XhEa  
           0g8ykGyx  
    4Sz2 9\X  
    Tuz~T _M  
     k1'd';gQ  
    %y)]Q|  
    感兴趣的优化函数 8B?*?,n5  
    • 效率满足（>95%） ]FNe&o1zX  
    • 信噪比满足（<30db） 7Y?59 [  
    • 杂散光满足（<5%） y_``-F&Z  
    -{2Vz[[  
    11.总结 %MCJ%Ph  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ? KDg|d  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3mQ3mV:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 h e=A%s  
    • 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。 \zh`z/=92  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 z? Iu;X  
     
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