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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 XFmnZpqXH  
     X8bo?0  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 vsoj] R$C  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 +:It1`A~]  
    2=!/)hw}  
    2．模拟任务 5cyl:1Ln  
    d"5:/Mo  
    iml*+t  
    DOE： "=| yM~V  
    相位型衍射 /D8cJgH-  
    光束整形器 Ec0Ee0%A]  
    直径：2mmx2mm -.g5|B  
    形状：圆形 2Pi}<pG~  
    相位级次：16     Dw[w%uz  
    `"(7)T{  
    BD=;4SLT  
    3.建模任务：入射光场 7"*- >mg  
    &.<{c `-  
    f|6%71  
    高斯准直激光光束的光束参数 Z/;rM8[{&  
    yYdXAenQ  
    • 波长：632.8nm % C6 H(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )l30~5u<J  
    j@kBCzX  
     IO>Cyo  
     FNmIXpAn*@  
    4.建模任务：期望输出光场 )_.@M '?  
    F6Q#{Ufq  
    gMI%z2]'-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^n]tf9{I  
    6/@ cP/  
    • FWHM-直径：0.5mm !h&hPY1  
    • 边缘宽度：50um tk}qvW.Ii  
    • 效率：>95% 51;(vf  
    • 信噪比（SNR）：>30dB pb E`Eq  
    • 杂散光：<5% _7$j>xX  
    |nD2k,S<?  
     o{UwUMw5`  
    W11_MTIU  
    5.设计方案 zq4mT;rqz  
    T| 4c\  
    G0]q(.sOy  
    • 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）。 S~Q7>oNm  
    • 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:l`e:`y9  
    h.2!d0j]  
    {_[l,tdZ  
     Ubn5tN MK  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !0Q(x  
     `$@1NL7>  
    y-sQ"HPN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "_#%W oo  
    • 用户必须输入所需的信息 Nb]qY>K  
    - 入射场 'Fc&"(!||  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gscs B4<  
    - 系统参数 -'q=oTZ  
    - 制造条件 7ky(g'  
    =C#,aoa!  
     E>'pMw  
    Iv/yIS  
    7.设计过程 &Puu Xz<  
    ?;{A@icr  
    @KS:d\l}U  
    Y =` 3L  
    eyAg\uuih  
    / m?Z!  
    {v`wQM[  
    设计和优化过程由两步完成： ,cC4d`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3 !}'A  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 f "-<Z_  
     dOiy[4s  
    8.系统模拟 IRS^F;)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ( I,V+v+{Y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &F.lo9JJ  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 {L4^IKI  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v<2+yZ M  
    WMUw5h  
     0q`'65 lx  
    R9#Z= f,  
    9. 初始几何光学设计的结果 }W|CIgF*  
     WHpbQQX  
    HE( U0<9c  
    #x%O0  
    ;TW@{re  
    感兴趣的优化函数 YK[O#V  
    • 效率满足（>95%） 5Cz:$-+  
    • 信噪比不满足（<30db） +>:X4A *  
    • 杂散光不满足（>5% =3J~ Fk  
     A6UtpyS*'  
    5SKu\ H\  
    qrOTb9&y  
    vMC;5r6*d  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #o^E1cI  
           G3OQbqn  
    @wa/p`gj5w  
    JTs.NY <z  
     Nm^q.)dO  
    UHCx}LGe  
    感兴趣的优化函数 f9\7v_  
    • 效率满足（>95%） I'yhxymZ;  
    • 信噪比满足（<30db） _*`AGda  
    • 杂散光满足（<5%） twN(]w}Ps|  
    'Klz`)F  
    11.总结 n1;V2k{uV  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 x208^=F\\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $8eq&_gJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 p,1RRbyc  
    • 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。 RdY#B;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ER|5_  
     
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