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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 @#ih;F  
     }Tn]cL{]C  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0o[p<<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。 X""<5s'0  
     ' -[  
    2．模拟任务 o9~Z! &p  
    N. 3 x[%:  
    n@w$5y1@  
    DOE： ~q#UH'=%  
    相位型衍射 J\XYUs  
    光束整形器 mY2 Ubn*  
    直径：2mmx2mm  Mi.xay%  
    形状：圆形 pm O}m>  
    相位级次：16     \(jSkrrD  
    R@t?!`f!+  
    6w<jg/5t  
    3.建模任务：入射光场 $I!vQbi  
    u*Eb4  
    k2N[B(&4J  
    高斯准直激光光束的光束参数 E>xdJ  
    C/ow{MxA  
    • 波长：632.8nm %1a\"F![  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm CD%wi:C%|  
    QNzI  
    ~j",ePl  
     mYXe0E#6  
    4.建模任务：期望输出光场 s CSrwsbhv  
    HS]|s':  
    Q&^ti)vB  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >f4H<V-  
    #/!a=0  
    • FWHM-直径：0.5mm ` :Am#"j]}  
    • 边缘宽度：50um $/nU0W  
    • 效率：>95% }'a}s0h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Zz= +?L  
    • 杂散光：<5% j*<H18^G  
    -?' r_t  
     0Z8K+,'!  
    !6\{q M  
    5.设计方案 ^KhA\MzY  
    Af1mTbf=  
    BftW<1,U^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ` *x;&.&v  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 IIUoB!`  
    {LVii}<  
    g:`V:kbY$  
     R @b[o7/  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 pJ"Wg@+  
     gI6./;;x  
    ko*Ir@SDv  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Wd?(B4{  
    • 用户必须输入所需的信息 xq- R5(k  
    - 入射场 |"?0H#  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +rfw)c'  
    - 系统参数 #GT/Q3{C  
    - 制造条件 IM|VGT0  
    EyA}  
     ~[e;{45V  
    {<o_6 z`$  
    7.设计过程 Co&#mVY4,  
    eaCv8zdX  
    T?{"T/  
    R}>xpU1  
    X zgJ@  
    k?3NF:Yy7  
    $3zs?Fd`  
    设计和优化过程由两步完成： v#{Sx>lO  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 q asbK:}  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Z0s}65BR  
     QI'ule  
    8.系统模拟 wZ6LiYiHl  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 vmm#UjwF3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 C|bnUN  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 [KMW *pA7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vx62u29m  
    H WOs   
     W0J d2*]  
    w4P?2-kB  
    9. 初始几何光学设计的结果 A-Be}A  
    G?)NDRM  
    X*hY?'Rp  
    o8;>E>;  
    P~`gWGC}  
    感兴趣的优化函数 SDt)|s  
    • 效率满足（>95%） j\k|5 ="w-  
    • 信噪比不满足（<30db） 3cfW|J  
    • 杂散光不满足（>5% dU<\ FW_  
     P|HxD0c^u  
    #pO=\lJ,  
    k/o"E  
    Ndq/n21j  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L"{qF<@V7&  
           |fqYMhA U  
    kKL'rT6z  
    W6J%x[>Z  
     wd*8w$\  
    KtTv0[66  
    感兴趣的优化函数 kqy d3Si>  
    • 效率满足（>95%） Yci>'$tQ  
    • 信噪比满足（<30db） l\g>@b  
    • 杂散光满足（<5%） 1c8Nr&Jl  
    Yw @)0%G  
    11.总结 z#9Tg"8]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .UX`@Q:Gp  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _#32hAI  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2q]y(kW+  
    • 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。 35=kZXwG+4  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 PJ}d-   
     
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