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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 reseu*5  
     HwfBbWHr'  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 le60b@2G0  
    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。 VqGmZ|+8  
    1AMxZ (e  
    2．模拟任务 l2H-E&'=  
    P`r@<cgb=  
    Xi"+{6  
    DOE： +g/TDwyVH  
    相位型衍射 }dcXuX4{r  
    光束整形器 Bh3N6j+$d  
    直径：2mmx2mm 6[ }~m\cY  
    形状：圆形 A+Uil\%  
    相位级次：16     !bs{/?  
    n7-|\p!xP6  
    1./ uJB/  
    3.建模任务：入射光场 M~% ~y`D^  
    yF2|w=!  
    z}?*1c  
    高斯准直激光光束的光束参数 v:/+Oz Y  
    .}IxZM[}D  
    • 波长：632.8nm @CGci lS=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm C1w~z4Qp  
    *Iy5 V7`KU  
    6&,n\EXF  
     K+2k}Hx6J  
    4.建模任务：期望输出光场 cHqT1EY  
    'dJ#NT25  
    obA}SF  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D1w;cV7/d  
    Jv_KZDOdk  
    • FWHM-直径：0.5mm udw>{3>  
    • 边缘宽度：50um 2"0q9Jg  
    • 效率：>95% JF{yhx,+ p  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +,oEcCi  
    • 杂散光：<5% g-G;8x'n  
    D*7JE  
     Y]>!uwn  
    hF m_`J&"  
    5.设计方案 Gg'sgn   
    hd+(M[C<9  
    bogw/)1  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 !~sgFR8W  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 IQz"FH?  
    73/DOF  
    cD^`dn%$  
     =[A5qwyv  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 d_t>  
     8+}yf.`  
    %63zQFk  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7kiZFHV  
    • 用户必须输入所需的信息 q47>RWMh%  
    - 入射场 hA?Flq2QV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #kGgz O  
    - 系统参数 8bf_W3  
    - 制造条件 R'Gka1v  
    V$ 8go#5  
     pr~%%fCh  
     Tt;h?  
    7.设计过程 =7^rKrD  
    +/"Ws '5E  
    0`WjM2So  
    :?uUh  
    s&Bk@a8  
    , )&ansN  
    ShP&ss  
    设计和优化过程由两步完成： IKz3IR eu  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R_DstpsT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 U-~6<\Mf  
     hB?a{#JL  
    8.系统模拟 ,Yp+&&p.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z (1zth  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Z--A:D>  
    • 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。 L3N ?^^]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f`;y "ba  
    5{zmuv:  
     EWb'#+BP  
    a*hWODYn  
    9. 初始几何光学设计的结果 c[IT?6J4  
    %yyvB5Y^  
    |2Krxi3*  
    f6of8BOg  
    !g`^<y!  
    感兴趣的优化函数 +6zW(Ql/  
    • 效率满足（>95%） Ux/|D_rlf  
    • 信噪比不满足（<30db） s'7PHP)LOJ  
    • 杂散光不满足（>5% c*m7'\  
     .8 GX8[t  
    &b__ /o  
    '3i,^g0?t0  
    mBwM=LAZ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &g;&=<#I  
           ~M c'~:{O  
    {+3 `{34e  
    ~cf*Oq  
     ]\JLlQ}#H  
    icrcP ~$A  
    感兴趣的优化函数 [ pe{,lp  
    • 效率满足（>95%） 2iWS k6%R  
    • 信噪比满足（<30db） h&| S*  
    • 杂散光满足（<5%） Yy 8? X9r.  
    i-jrF6&  
    11.总结 f,}(= u  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {`ghX%M(l  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4\_~B{kzZ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Vr ^UEu.w?  
    • 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。 /Kd9UQU  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4@mK:v %  
     
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