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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 41Z@_J|&  
     *d jLf.I@  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 :P}3cl_  
    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。 ij!d-eM/b  
    _\KFMe= PV  
    2．模拟任务 )M.s<Y  
    gy%.+!4>v`  
    =TDKU  
    DOE： 2zqaR[C  
    相位型衍射 m_*wqNFA6  
    光束整形器 >U,&V%y  
    直径：2mmx2mm ru@#s2  
    形状：圆形 { 7jim  
    相位级次：16     g%l ,a3"  
    $*942. =Q  
    aSvv(iV  
    3.建模任务：入射光场 beBG40  
    E+i*u   
    tO{{ci$-T  
    高斯准直激光光束的光束参数 zI4rAsysL  
    @Suz-j(H  
    • 波长：632.8nm KR#,6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !nSa4U,$w<  
    n!4\w>h  
    z )'9[t  
     -DdHl8  
    4.建模任务：期望输出光场 oh< -&3Jn  
    P !i_?M  
    (O{OQk;CF  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: vSR&>Q%X  
    w2.] 3QAZ  
    • FWHM-直径：0.5mm -y-}g[`  
    • 边缘宽度：50um VKl,m ;&N  
    • 效率：>95% /IWA U)A0  
    • 信噪比（SNR）：>30dB fgd2jr 3T  
    • 杂散光：<5% (DO'iCxlNh  
    FL' }~il  
     ot<d FvD  
    -*' ?D@l  
    5.设计方案 6p4BsWPx  
    YSeH;<'  
    7A\`  
    • 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）。 Zu,:}+niU  
    • 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）。 rP4T;Clout  
    OP1` !P y  
    j**[[  
     p qz~9y~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Zu.hcDw1  
     -5b|nQuY  
    ri{*\LV*@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W_2;j)i  
    • 用户必须输入所需的信息 9VxM1-8Gs  
    - 入射场 h.X4x2(.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :EV.nD7  
    - 系统参数 Ei_ ~ K';  
    - 制造条件 $\BYN=#  
    $(9QnH1KY  
     K5qCPt`'  
    G1z*e.+y  
    7.设计过程  pX_#Y)5  
    \Osu1]Jn>  
    gsyOf*Q$  
    syR"p,3EC  
    T#Z&*  
    DEZww9T2Qs  
    =IC.FT}  
    设计和优化过程由两步完成： S[F06.(1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~(V\.hq  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 L~6%Fi&n4  
     j9NF|  
    8.系统模拟 2%pED xui  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Eb ILAJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 k4ti#3W5eG  
    • 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。 ]j3>=Jb;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Xfc$M(a K{  
    wmr?ANk  
     _= v4Iz0  
    h-P|O6@Ki  
    9. 初始几何光学设计的结果 5.6tVr  
    yNns6  
    FW|& iS$  
    P1mg;!tq  
    % Ln`c.C  
    感兴趣的优化函数 OBAO(Ke  
    • 效率满足（>95%） <K[y~9u  
    • 信噪比不满足（<30db） 5%Qxx\q  
    • 杂散光不满足（>5% 8zx]/ >  
     cT'Bp)a  
    N1~bp?$1  
    OMLU ;,4  
    Cb;6yE)!Z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z)3TB&;  
           XZ%,h  
    { ptd OrN  
    w<9rTHG8,  
     EwPrh  
    *kLFs|U  
    感兴趣的优化函数 DU!T#H7  
    • 效率满足（>95%） K{P-+(  
    • 信噪比满足（<30db） ;b{#$#`=  
    • 杂散光满足（<5%） E`fG9:6l]  
    ; JkSZs3  
    11.总结 Yqs=jTq`{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 >-MnB  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 [bh?p+V  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 '8q3ub<\  
    • 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。 o'DtW#F  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 kOQ)QX  
     
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