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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 W2M[w_~QE  
     5Kk}sxol  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 (|3?wX'2U  
    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。 0 wDhX  
    9F~5Ht  
    2．模拟任务 ;4Xx5*E  
    \]\h,Y8  
    WH fl|e  
    DOE： Y/pK  
    相位型衍射 $~?)E;S  
    光束整形器 Fx)><+-  
    直径：2mmx2mm ) M(//jX  
    形状：圆形 C+mPl+}w  
    相位级次：16     lh!8u<yv*  
    $v"CQD  
    w6^TwjjZ$  
    3.建模任务：入射光场 V!e*J,g  
    WE-+WC!!:  
    ,jD-fL/:  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]+ tO  
    j W[EjhsH  
    • 波长：632.8nm f3:dn7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %?8.UW\m  
    vVsaGW   
    ]I;owk,  
     t_(S e  
    4.建模任务：期望输出光场 IA}.{zY~|  
    .v9i|E=<~  
    BA T.>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: I+jc  
    2(Yt`3Go(  
    • FWHM-直径：0.5mm %L-{4Z!"sI  
    • 边缘宽度：50um uOZSX.o^  
    • 效率：>95% *)HVK&'  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ma"M?aM  
    • 杂散光：<5% FR]uCH  
    v^[!NygShs  
     &[yYgfsp  
    *ODc[k'(  
    5.设计方案 ~uB@oKMru  
    D(e,R9hPU  
    (+BrC`  
    • 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）。 %0f*OC  
    • 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）。 z@jKzyq  
    sp0_f;bC  
    cwQ *P$n  
     SLvo)`Nc3-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @ W q8AFo  
     'l-VWqR-  
    t!>0^['g4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 vJ&35nF&  
    • 用户必须输入所需的信息 4~WSIR-  
    - 入射场 i9peQ61{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Oj2=&uz  
    - 系统参数 ?tT89m3_E  
    - 制造条件 i A'p!l |P  
    +5kQ;D{+  
     i/C0 (!  
    DnF|wS  
    7.设计过程 ^{E_fQJX  
    SF[Z]|0gs  
    ?b]f$ 2  
    ;BHIss7  
    ZMK1V)ohn  
    S@4bpnhK  
    bF +d_t  
    设计和优化过程由两步完成： W)Yo-%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 s>TC~d82  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4!?4Tc!X  
     o+S?j*mv@  
    8.系统模拟 -^rdB6O6j  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 I7<UC{Ny  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 c&`]O\D-c  
    • 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。 q1/mp){  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 4@M}5WJ7  
    ya;(D 8x)  
     T 7M];@q  
    a6/ETQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 Jp~[Dm  
    Maiyd  
    K-@cn*6  
    ~BXy)IB6  
    $@WA}\D  
    感兴趣的优化函数 5ai$W`6  
    • 效率满足（>95%） fs#9*<]m  
    • 信噪比不满足（<30db） J^pq<   
    • 杂散光不满足（>5% 1L3 $h0i  
     j<L!(6B  
    SQJ4}w>i  
    \F7NuG:m,  
    \6/!{D,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !Jaj2mS.N  
           df$pT?o  
    !nF.whq  
    . B6mvb\  
     `O?j -zR  
    pEb/yIT"  
    感兴趣的优化函数 !@ )JqF.  
    • 效率满足（>95%） >V&GL{  
    • 信噪比满足（<30db） LO)QEUG  
    • 杂散光满足（<5%） ;^8X(R  
    m!Aw,*m+*  
    11.总结 p.vxrk`c  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !\q'{x5C  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 P0-K/_g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 SCq3Kh  
    • 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。 74KR.ABd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QU@CPME  
     
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