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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 __2<v?\  
     #{vC =m73  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Ps74SoD-  
    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。 \ l#eW x  
    o87kF!x  
    2．模拟任务 qh:Bc$S  
    Aeb(b+=  
    sVK?sBs]  
    DOE： USEb} M`  
    相位型衍射 iN[x *A|h  
    光束整形器 B*,)@h  
    直径：2mmx2mm V`1,s~"q  
    形状：圆形 ;~EQS.Qp  
    相位级次：16     D]]wJQU2  
    @kqxN\DE  
    y=Kqv^  
    3.建模任务：入射光场 kIVQ2hmv  
    P"8Ix  
    8o$rF7.-  
    高斯准直激光光束的光束参数 yQE'!m  
    a:fP  
    • 波长：632.8nm l6ym <V(1p  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm W n'a'  
    <Gi%+I@szl  
    =FrB{Eu  
     3R3H+W0{  
    4.建模任务：期望输出光场 d_,5;M^k  
    t$18h2yOL  
    ZpV]X(Px(o  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (4T0U5jgT  
    x,!Dd  
    • FWHM-直径：0.5mm +e-F`k  
    • 边缘宽度：50um OT%E|) 6'  
    • 效率：>95%  u]P|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB lh8Q tPe  
    • 杂散光：<5% wlT8|  
    V4n~Z+k  
     +;?mg(:  
    kAQ(8xV  
    5.设计方案 )*~A|[  
    h Ma;\k  
    9 {&g.+  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 )l7XZ_gw'  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 H648[H[k  
    >>y`ap2%V  
    "' JnFM  
     D\acA?d`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2 DQVl  
     |O{N_-];.  
    +/~]fI  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 hOY@vm&  
    • 用户必须输入所需的信息 @C)s4{V  
    - 入射场 C/e.BXA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） UK ':%LeL  
    - 系统参数 V\cbIx(Z^  
    - 制造条件 Ti%MOYNCv  
    E#$Jg|e  
     ^dI;B27E*  
    P`biHs8O  
    7.设计过程 srVWN:uuH  
    LwC?t3n  
    q)?%END  
    uUI#^ A  
    k=]e7~!  
    (Q*q# U  
    ~}.C*;J  
    设计和优化过程由两步完成： g3:@90Ba  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 AYAU  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 + [w 0;W_  
     j3Od7bBS]  
    8.系统模拟 kE&R;T`Gb%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 74Jx\(d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _3`G ZeGV  
    • 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。 4uXGp sL  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $*C }iJsF  
    Kxsd@^E  
     gP% <<yl  
    !j6 k]BgZ  
    9. 初始几何光学设计的结果 TO6F  
    `<YMkp[  
    [vi =^  
    @]Jq28  
    ef)RlzL Oq  
    感兴趣的优化函数 LJeq{Z  
    • 效率满足（>95%） ,U{dqw8E{  
    • 信噪比不满足（<30db） ;jzJ6~<  
    • 杂散光不满足（>5% iC#a+G*N_M  
     La ?A@SD  
    n!4}Hwz!  
    o?a2wY^_  
    b] 5dBZ(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 -'&l!23a~  
           {!I`EN]  
    ? NoNg^Of  
    IVxJN(N^  
     fzJiW@-T  
    zJXZ0yRT  
    感兴趣的优化函数 +3))G  
    • 效率满足（>95%） MHpGG00,  
    • 信噪比满足（<30db） `{#""I^_  
    • 杂散光满足（<5%） =v3o)lU  
    T!x/^  
    11.总结 gW~YB2 $  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ) 8xbc&M  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .U{}N%S  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~BI`{/O=  
    • 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。 =d;a1AO{&  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 3cJ'tRsp<  
     
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