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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 r$?Vx_f`Q  
     #-dK0<:  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >DS}#'N4l  
    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。 HYFN?~G  
    m|`VJ 0  
    2．模拟任务 :'ihE\j  
    T8mY#^sW_  
    /[L)tj7B  
    DOE： "<T ~jk"u  
    相位型衍射 vhNohCt  
    光束整形器 s/PhXf\MN  
    直径：2mmx2mm BUV/twU)  
    形状：圆形 (6o:4|xl0  
    相位级次：16     }2mI*"%)\u  
    [^Q&suy  
    $&Ac5Zo%}  
    3.建模任务：入射光场 ^Bn1;  
    u<C $'V  
    2gH _$  
    高斯准直激光光束的光束参数 "bi  !=  
    e+x*psQ  
    • 波长：632.8nm c-|kv[\a  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6w@,I;   
    CCn/ udp@  
    /xF 9:r  
     7NeDs$  
    4.建模任务：期望输出光场 dGa@<hg  
    Qv\bLR  
    O68bzi]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: WySNL#>a  
    %db3f z  
    • FWHM-直径：0.5mm "W3W:vl!  
    • 边缘宽度：50um `fLfT'  
    • 效率：>95% RpULm1b  
    • 信噪比（SNR）：>30dB .dt#2a_5q  
    • 杂散光：<5% 22PGWSQ  
    OoE9W  
     F],TG&>5  
    kO jEY  
    5.设计方案 htQ;m)>J:  
    7 s7}?l9  
    3 L*+8a  
    • 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）。 ~.FnpMDY  
    • 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）。 rAL1TU(vm  
    A}gYcc85Z  
    6(,ItMbI  
     QaIi.* tic  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 CJ0$;et  
     bd.j,4^  
    "Jf4N  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k"0%' Y  
    • 用户必须输入所需的信息 9x4wk*z  
    - 入射场 JXlTN[O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  )Kxs@F  
    - 系统参数 RFhU#  
    - 制造条件 ;B*L1'FF%t  
    \f6lT3"VN  
     <\+Po<)3j  
    b_q! >&c  
    7.设计过程 8 f|9W%jt  
    %f_FGh  
    sYl&Q.\q  
     3&O% &  
    eB)UXOu1  
    sV]i/B  
     fF\*v  
    设计和优化过程由两步完成： GOUY_&}tL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ZCj>MA  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Rd`{qW  
     2Y9y5[K,F)  
    8.系统模拟 11PLH0  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ;|Y2r^c  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ar\IZ_Q  
    • 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。 I|GV :D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 @>d&5}F_>{  
    }]uB? +c  
     q] 2}UuM|U  
    H Jnv'^yn  
    9. 初始几何光学设计的结果 J,CJPUf&  
    FRb&@(;  
    r!"CH5dT  
    L%TxP6z4A  
    \Mobq  
    感兴趣的优化函数 l=Vowx.$2f  
    • 效率满足（>95%） &f (sfM_n  
    • 信噪比不满足（<30db） N )b|  
    • 杂散光不满足（>5% \r:m({G  
     A}az m>  
    k#{lt-a/  
    fx8y`8}_  
    X; e`y:9  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1^n5CI|7u  
           JS<e`#c&  
    |;x fe"]  
    D4YT33$tC  
     )Mm;9UA  
    >\^N\&  
    感兴趣的优化函数 4WBo ZJ  
    • 效率满足（>95%） mtiO7w"M\7  
    • 信噪比满足（<30db） dVY(V&p  
    • 杂散光满足（<5%） o3kt0NuF,  
    C*Y :w  
    11.总结 CDwFVR'_Af  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wN/*|?`Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .j'@K+<45  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 s!nSE  
    • 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。 nN(D7wk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 N,'[:{GOY  
     
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