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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 _ O;R  
     dP=,<H#]m  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 X<&Y5\%F  
    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。 xB5QM #w\  
    1u~a*lO}  
    2．模拟任务 iH8V]%  
    N 5.kDT  
    {43 J'WsJ  
    DOE： rUZ09>nDy  
    相位型衍射 P DwBSj  
    光束整形器 lr]C'dD  
    直径：2mmx2mm %H4>k#b@$  
    形状：圆形  ^w_\D?  
    相位级次：16     KpT=twcK  
    DA>TT~L  
    f /t`B^}@  
    3.建模任务：入射光场 r9n:[A&HE  
    *gOUpbtXa  
    ydMSL25<+  
    高斯准直激光光束的光束参数 .$o A~  
    %:Z_~7ZR  
    • 波长：632.8nm dUv(Pu(.#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm m]Mm (7v(  
    5]zH!>-F  
    LIn2&r:U  
     ,n$NF0^l  
    4.建模任务：期望输出光场 sY:=bU^P  
    G\K!7k`)!  
    ]I\9S{?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: cp6I]#X  
    d6)+d9?<  
    • FWHM-直径：0.5mm t \-|J SZ  
    • 边缘宽度：50um sfk;c#K  
    • 效率：>95% 9-!GYa'Z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB bu{dT8g'U  
    • 杂散光：<5% 9I(00t_  
    ~SS3gLv  
     klnk{R.>|  
    V3ExS1fNf  
    5.设计方案 <u/(7H  
    vsJDVJ +=  
    ?}#Iu-IA  
    • 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）。 &Tg~A9y\  
    • 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）。 D 4sp+   
    Z1.v%"/(  
    @hy~H?XN  
     \2CEEs'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /0Mt-8[  
     &@=W+A=c~  
    @M"( r"ab  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -q\Rbb5M  
    • 用户必须输入所需的信息 je%D&ci$  
    - 入射场 BWNI|pq)v  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） `YqXF=-  
    - 系统参数 cICf V,j  
    - 制造条件 UZ#oaD8H6  
    x2'pl (^  
     lQEsa45  
    Ubgn^+AI  
    7.设计过程 3_`)QYU'  
    +bT[lJ2O>G  
    g@T}h[  
    (4Nj3x o  
    E^Q J50  
    yDWBrN._  
    [A~ Hl  
    设计和优化过程由两步完成： vn!3Z!dm(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 EiG5k.C@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 BMdZd5!p&  
     dFA1nn6{  
    8.系统模拟 r?!:%L  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `- (<Q;iO  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }r@yBUW  
    • 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。 '#=0q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `oH4"9&]k3  
    QZIzddwp  
     r)OiiD"  
    <XQwu*_\  
    9. 初始几何光学设计的结果 2pU'&8  
    ]:b52Z  
    Cs y,3XG  
    r/HTkXs I  
    kD?@nx>  
    感兴趣的优化函数 3W]gn8  
    • 效率满足（>95%） 5[4nFa}R:5  
    • 信噪比不满足（<30db） 6q>}M  
    • 杂散光不满足（>5% j>B*8*Ss  
     1U/RMN3`  
    6`20  
    iy_Y!wZ{  
    zBu@a:E%H  
    10. 后续IFTA优化后的结果 p$qk\efv*4  
           OM{^F=Ap  
    m C`*#[  
    bX,#z,  
     P/.<sr=2  
    w;j<$<4=7  
    感兴趣的优化函数 `-OzjbM  
    • 效率满足（>95%） 1dw{:X=j  
    • 信噪比满足（<30db） @!u{>!~0  
    • 杂散光满足（<5%） +ima$a0Zyt  
    3T0~k--  
    11.总结 ^D6TeH  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q7f`:P9~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4(LLRzzW  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 yCav;ZS_  
    • 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。 V7r_Ubg@K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 8'jt59/f  
     
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