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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 &* 4uji  
     @GGzah#  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 9i)E<.6  
    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。 TB] %?L:  
    Xj^6ZJc  
    2．模拟任务 L<>;E  
    #&.& Uu$  
    'Y+AU#1~H  
    DOE： Wh%qvV6]  
    相位型衍射 y D.S"  
    光束整形器 v{ .-x\;  
    直径：2mmx2mm 09"C&X~  
    形状：圆形 R@``MC0  
    相位级次：16     /)SwQgK#  
    B&0^3iKFi  
    :X[(ymWNE  
    3.建模任务：入射光场 ze Qgg|;  
    p(MhDS\J  
    C #ng`7 q  
    高斯准直激光光束的光束参数 &I.UEF2,  
    2 [a#wz'  
    • 波长：632.8nm PY: l  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;$@7iL  
    QP|Ou*Qm)  
    wKhuUZj{  
     OiX>^_iDt  
    4.建模任务：期望输出光场 RqW ZhHI1M  
    Qi|jL*mj&  
    )W'l^R4W  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1TfK"\  
    ~.M{n&NM  
    • FWHM-直径：0.5mm * B,D#;6  
    • 边缘宽度：50um 9^J8V]X  
    • 效率：>95% ]{V q;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB )J8dm'wH92  
    • 杂散光：<5% W-%oj.BMA  
    V\@h<%{^%7  
     KzZ! CB\  
    :(?joLA  
    5.设计方案 s;q]:+#7g  
    ilQ R@yp*  
    qIK"@i[ uq  
    • 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）。 ^jb55X}  
    • 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）。 $78fR8|r-  
    bp2l%A;  
    pt;E~_  
     7f#[+i  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &TE=$a:d&  
     STs~GOm-  
    d<. hkNN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O>xGH0H  
    • 用户必须输入所需的信息 9H ?er_6Yf  
    - 入射场 6G G&mqr+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9_[TYzpB!  
    - 系统参数 z71.5n!C  
    - 制造条件 #gi0FXL  
    y5iLFR3z  
     $6h:j#{JE  
    M *BDrM  
    7.设计过程 "T@9]>6.f  
    E#r6e+e1Q%  
    q=ZLSBZ  
    mq$'\c 9.  
    ws Lg6  
    eIK8J,-  
    I\PhgFt@O  
    设计和优化过程由两步完成： y.2_5&e/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `C`CU?D  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ZO{uG(u  
     vL@N21u  
    8.系统模拟 KZzOs9 s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 jDI O,XuF  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8s pGDg\g  
    • 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。 !!4_x  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 VdQ}G!d  
    AU}e^1h  
     br+{23&1R#  
    %)8`(9J*  
    9. 初始几何光学设计的结果 5#s?rA%u  
    7kO5hlKeo  
    .2/(G{}U  
    z+FhWze  
    S*Scf~Qp  
    感兴趣的优化函数 6Lz{/l8  
    • 效率满足（>95%） `o yz"07m  
    • 信噪比不满足（<30db） n|IdEgD$  
    • 杂散光不满足（>5% 12DMb9_rp  
     T{d7,.:  
    R K#e7  
    BbUZ,X*Y  
    TAl py$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 OaRtGJnR  
           P!'Sx;C^f  
    p>h B&h  
    ug0[*#|Y  
     LF* 7;a  
    R<lj$_72Q  
    感兴趣的优化函数 q3JoU/Sf  
    • 效率满足（>95%） >3s9vdUp4h  
    • 信噪比满足（<30db） {uh]b (}s)  
    • 杂散光满足（<5%） (p26TN;*$5  
    KG)7hja<6g  
    11.总结 7lY&/-V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p{xO+Nx1a  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]Gm,sp.x  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 I \zM\^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。 iq-n(Rfw~  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 rcMV YSj0  
     
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