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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 s!IX3rz  
     H^3f!\MC;o  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 omP\qOc  
    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。 Tv[| ^G9x  
    /nq\*)S#&  
    2．模拟任务 Vb @lK~  
    J#'8]p3E  
    @k-C>h()C  
    DOE： +,Ud 3iS  
    相位型衍射 W5*Kq^6Pd  
    光束整形器 Xi~7pH  
    直径：2mmx2mm :{LNr!I?I  
    形状：圆形 (-D^_*f  
    相位级次：16     {{r.?m#{  
    7!;H$mxP  
    _j\GA6  
    3.建模任务：入射光场 ]5O]=^ u0  
    c4f3Dr'xw  
    %f?Z/Wn  
    高斯准直激光光束的光束参数 Yi?v |H<a  
    0f5c#/7C9  
    • 波长：632.8nm !AXt6z cZ  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm y3 "+4e  
    pi|=3W  
    [C#H _y(  
     XfQK kol  
    4.建模任务：期望输出光场 oh0*bh  
    /:;"rnvq  
    aGAeRF  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,<(0T$o E[  
    <nk9IAH  
    • FWHM-直径：0.5mm ~@\sN+VS  
    • 边缘宽度：50um it$w.v+W7V  
    • 效率：>95% %<O0Yenu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4KX\'K  
    • 杂散光：<5% (zX75QSKV  
    %M*2j%6  
     ElA(1o|9I  
    |{ @BH  
    5.设计方案 Z8ds`KZM  
    yBRYEqS+  
    Q_)$Ha{>H,  
    • 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）。 Qt\^h/zjG  
    • 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）。 O)!S[5YI  
    _+9o'<#u(  
    ny"z<N&}/  
     QuIZpP=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $jOp:R&I^3  
     &Nw[J5-"k  
    gtnu/ Q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 J(:y-U  
    • 用户必须输入所需的信息 U1W8f|u  
    - 入射场 Bm5\*Xd1(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^GS\(egt  
    - 系统参数  u]OYu  
    - 制造条件 %i.Prckrb  
    B|"-Ed  
     UP7?9\  
    f~R+Q/Gtz`  
    7.设计过程  20]p<  
    NM"5.   
    nT%ko7~-  
    Kk).KgR  
    "r~/E|Da<  
    8+ ]'2{  
    ^ib =fLu  
    设计和优化过程由两步完成： Z7NR%u_|[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 _3IRj=Cs  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "Hk7s+%  
     :=*V i`  
    8.系统模拟 3RF`F i  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {DapXx  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Us.k,  
    • 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。 CFUn1^?0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 HQNpf1=D  
    8#w%qij  
     "yc|ng  
    CQPq5/@Y4  
    9. 初始几何光学设计的结果 4y.qtiIP>$  
    ~e&O?X  
    ?G<ISiABQC  
    +KaVvf  
    D/afa8>LQH  
    感兴趣的优化函数 y\ })C-&  
    • 效率满足（>95%） +sV~#%%  
    • 信噪比不满足（<30db） "|Kag|(qB  
    • 杂散光不满足（>5% <I#M^}`  
     1xr2x;  
    ]:;dJc'  
    & WeN{  
    ia (&$a8X  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4bcd=a;  
           ^]D+H9Tl  
    Bg] %  
    o7 0] F  
     l"7#(a  
    LpL$=9  
    感兴趣的优化函数 5,4m_fBoW  
    • 效率满足（>95%） @j"6f|d  
    • 信噪比满足（<30db） }KO <II  
    • 杂散光满足（<5%） ,"F0#5  
    ~N2=44e  
    11.总结 _u'y7-  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1rS8+!9C  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0":k[y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 uQ&> Wk  
    • 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。 Wffz&pR8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1=,y +Xpw  
     
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