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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 7dB_q}<  
     @ajdO/?(Y  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 V=1yg24B<  
    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。 Vd.XZ*}r*  
    5' t9/8i  
    2．模拟任务 h+q#|N  
    7]5+%[Dg!  
    kSge4?&  
    DOE： OI/]Y7D[Oq  
    相位型衍射 ,{"K^  
    光束整形器 e=jtF"&  
    直径：2mmx2mm b<r*EY  
    形状：圆形 U b\&k[F  
    相位级次：16     ?<0'h{zNy  
    m=pH G  
    mT j  
    3.建模任务：入射光场 lzFg(Ds!f  
    Ak`?,*L M  
    UK8k`;^KI  
    高斯准直激光光束的光束参数 N1n\tA?  
    K;`*n7=IA  
    • 波长：632.8nm l~f9F`~'  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm h4slQq~K  
    ~d3BVKP5  
    ^^xzaF  
     E/% F0\B  
    4.建模任务：期望输出光场 )OlYz!#?  
    |~Awm"  
    x1CMW`F  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: JO87rG  
    u0uz~ s  
    • FWHM-直径：0.5mm rhQO#_`  
    • 边缘宽度：50um La^Zr,T!  
    • 效率：>95% 2<2a3'pG  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4g.S!-H@R  
    • 杂散光：<5% 5(\[Gke  
    Df1eHa5-7  
     k'[\r>T  
    at3YL[,[Z  
    5.设计方案 1-!|_<EW1  
    I= z+`o8  
    9FT==>  
    • 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）。 ;ov}%t>UD  
    • 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）。 x||b :2  
    QX-M'ur99  
    #)6 bfyi-  
     sg]g;U  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q 7+|U%!9  
     B)-P# ,}  
    6& 9q6IIy  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .B$3y#TOb  
    • 用户必须输入所需的信息 t6+>Zr  
    - 入射场 URTJA<r8D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %ZlnGr  
    - 系统参数 { lZ<'p  
    - 制造条件 1[dQVJqMp(  
    %cMayCaI!@  
     AkqGk5e ^  
    tkix@Q!;\  
    7.设计过程 qSVg.<+  
    JnH5v(/  
    'ka"0~:NS{  
    Au?(_*/0  
    D <Fl7QAb  
    ZOzyf/?.  
    |VoYFoiQ  
    设计和优化过程由两步完成： ,!^w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :Z5kiEwYM  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~HgN'#Y?  
     R2[ }  
    8.系统模拟 tbi(e49S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 SYK?5_804  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 inx0W3d"T  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 -IS?8\ Q<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 p WKpc  
    7m 9T'  
     =0mGfT c  
    }pPt- k  
    9. 初始几何光学设计的结果 3nkO+ qQ  
    ?x =Sm|Ej  
    %6<2~  
    KTu&R6|  
    rxIYgh  
    感兴趣的优化函数 j: B,K.:  
    • 效率满足（>95%） l_*:StyR+  
    • 信噪比不满足（<30db） }A_>J7w  
    • 杂散光不满足（>5% 27jZ~Bp$  
     %^8>=  
    8"S? Toqq  
    8 K>Ejr  
    vro5G')  
    10. 后续IFTA优化后的结果 }\\6"90g*  
           r;aP`MVO<  
    i(>v~T,(  
    qS+Ilg  
     3H47 vm(`  
    ZZl4|  
    感兴趣的优化函数 rO{"jJ  
    • 效率满足（>95%） 1]XIF?_D m  
    • 信噪比满足（<30db） 6MR S0{  
    • 杂散光满足（<5%） =Hs~fHa)  
    > 'KQL?!F  
    11.总结 s97L/iH  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 V 5ihplAk  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 TDQh^Wo  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C!" .[3  
    • 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。 ,s1n! @9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 %4E7 Tu,1  
     
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