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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 VotI5O $  
     \_+Af`  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Rb <{o8  
    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。 5!6}g<z&L  
    }@53*h i(  
    2．模拟任务 j92+kq>Xd  
    vVo# nzeZ5  
    YLV$#a3  
    DOE： /#}%c'  
    相位型衍射 (e<p^T J]  
    光束整形器 t2qWB[r  
    直径：2mmx2mm 2 xi@5;!  
    形状：圆形 1+-F3ROP  
    相位级次：16     v^ 1x}  
    u;8bbv4  
    b+BX >$  
    3.建模任务：入射光场 U"Z %_[*  
    ]`}EOS-Q  
    |D8c=c%  
    高斯准直激光光束的光束参数 6|1#Prj  
    ^{g+HFTA@  
    • 波长：632.8nm Z3iX^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *yW9-(  
    ?_/T$b ]  
    fJY b)sN  
     -AKbXkc~\  
    4.建模任务：期望输出光场 k59.O~0V  
    [+:KIW<  
    <Q.-WV]Z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .r@'9W^8  
    &oDu$%dkT  
    • FWHM-直径：0.5mm ;fv/s]X86I  
    • 边缘宽度：50um ;giT[KK  
    • 效率：>95% dr4m}v.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Uq2Qh@B  
    • 杂散光：<5% [_p&,$z8[  
    ' @j8tK  
     l,Ixz1S3e  
    N37#V s  
    5.设计方案 |CjdmQ u  
    w"j[c#vM  
    H, O_l%  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Rs 0Gqx  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 1)M%]I4  
    N)$yBzN  
    , p r ",=  
     }sGH}n<9*  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;p)fW/<  
     uvGFo)9q3  
    eadY(-4|I-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 BP@Lhii  
    • 用户必须输入所需的信息 v>mr  
    - 入射场 ]F,v#6qi  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） U^$l$"~"  
    - 系统参数 4_?*@L1  
    - 制造条件 3 jay V  
    _l.kbfp@  
     n15lX,FI  
    ,vUMy&AV  
    7.设计过程 %g%#=a;]q  
    ~r>N  
    9Dy/-%Ut9  
    zDof e*  
    3`m n#RM  
    \o,`@2H+'  
    las|ougLy  
    设计和优化过程由两步完成： 1)wzSEV@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 D|!^8jHj  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2qUC@d<K  
     K)t+lJ  
    8.系统模拟 B (dq$+4  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 p[-bu B]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }c*6|B@f  
    • 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。 0sKY;(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -|xyj2M  
    nA^UF_rD-  
     Yv jRJ  
    *a4nd_!  
    9. 初始几何光学设计的结果 9:l>FoXS  
    h+h`0(z  
    ?I.<mdhN#t  
    ~ugK&0i[2  
    8z, |N#  
    感兴趣的优化函数 ro4 XA1  
    • 效率满足（>95%） 9rsty{J8  
    • 信噪比不满足（<30db） g&"__~dS-F  
    • 杂散光不满足（>5% NI136P  
     3YF*TxKx  
    /xRPQ|  
    kyc Z  
    za20Y?)[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Q2[D|{Z  
           ZO $}m?  
    JY tM1d  
    YS5Pt)?  
     <t0o{}^P*  
    /a$RJ6t&3  
    感兴趣的优化函数 M[R\URu8  
    • 效率满足（>95%） ;yO7!{_  
    • 信噪比满足（<30db） :jq   
    • 杂散光满足（<5%） 9RoN,e8!  
    g2WDa'{L  
    11.总结 =?f\o*J)  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .q1OT>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ?qt>;o|Ue  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 jnuovM!x~  
    • 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。 6 2r%q^r`i  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 W=Ru?sG=  
     
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