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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 Kt&$Si  
     4|o{_g[  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `sp'Cl!  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 tRrY)eElS  
    bZ@53  
    2．模拟任务 0g*r!aa  
    p6k'Q  
    s R0e&Y  
    DOE： ]&tr\-3  
    相位型衍射 ] F) -}  
    光束整形器 owS@dbO  
    直径：2mmx2mm BNKo6:wy  
    形状：圆形 3M:B?2  
    相位级次：16     Z?j='/u>@  
    G<WDyoN=O  
    Qd)cFL "v  
    3.建模任务：入射光场 Nz;*;BQK:  
    @xM!:  
    F8r455_W"  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,knI26Jh  
    ~9>[U%D  
    • 波长：632.8nm -~GJ; Uw  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm <cS7L0h  
    c+K=pp@  
    nJ0eZBgB]  
     `/j|Rb|eow  
    4.建模任务：期望输出光场 Dqcu$ V]  
    $6x:aG*F  
    DP'Dg /D  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |>fS"u  
    3Os3=Ix  
    • FWHM-直径：0.5mm b)`#^uxxJ  
    • 边缘宽度：50um ALieUf  
    • 效率：>95% "Ohpb!J9  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;7=J U^@D@  
    • 杂散光：<5% .AI'L|FQ%c  
    9 8BBsjkd  
     oX~$'/2v  
    JhXN8Bq33  
    5.设计方案 yt#;3  
    =4\~M"[p  
    >nW}zkfn  
    • 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）。 c]v3dHE_h  
    • 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）。 A VG`r2T  
    ' oeg [  
    + d)~;I$  
     |[7$) $  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1,!\7@<CT  
     -oT+;2\2  
    3S|;yOl#X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 34M.xB   
    • 用户必须输入所需的信息 2o}G<7r  
    - 入射场 ph (k2cb  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） l*MUDT@M8\  
    - 系统参数 Gqb-3n gH  
    - 制造条件 GYmBxX87  
    9nAK6$/  
     SJ_cwYwI$  
    W_n.V" hN  
    7.设计过程 wmCV%g\.d:  
    DH*|>m&  
    uB"m!dL  
    .vF< 3p|  
    )7mJ+d[  
    / H/Ne )r  
    Sq]1SW3  
    设计和优化过程由两步完成： &{{f|o=u.  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /1 %0A  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -t#a*?"$w  
     aq| [g  
    8.系统模拟 vX24W*7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *K)53QKlE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #IA(*oM  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 !0+Ex F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =zGz|YI*?  
    n.>'&<H>9  
     HCy}'}d  
    5F?g6?j{  
    9. 初始几何光学设计的结果 K1nwv"  
    'MlC 1HEp  
    g7yHhF>%X  
    #$)rwm.jW?  
    V]cY+4Y  
    感兴趣的优化函数 9@+X?Nhv5  
    • 效率满足（>95%） /kVc7 LC  
    • 信噪比不满足（<30db） <4bo7XH  
    • 杂散光不满足（>5% jM<Ihmh|  
     n\DT0E]  
    2b` M(QL  
    ,"R_ve  
    NistW+{<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 a{.n(M  
           R7b*(33  
    bx6}zkf&  
    jd'R2e  
     WF0>R^SpZ  
    ?OdA`!wE  
    感兴趣的优化函数 bcs(#  
    • 效率满足（>95%） ^/,yZ:  
    • 信噪比满足（<30db） g5\B-3{  
    • 杂散光满足（<5%） !A0bbJ  
    Ww4G  
    11.总结 pU/.|Sh  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Im#$iPIvT  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 )j*qGsOg  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,Ou)F;r  
    • 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。 cv1L!Ce,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "G(/MT^C  
     
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