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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 hiU_r="*ox  
     MH{vFA4:,  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 #;}IHAR  
    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。 Fk=_Q LI  
    --",}%-  
    2．模拟任务 Mk,8v],-Tj  
    2MB\!fh  
    b^hCm`2w*  
    DOE： Z2*hQ`eE  
    相位型衍射 +=u*!6S  
    光束整形器 8*6J\FE<p  
    直径：2mmx2mm .$v]B xu  
    形状：圆形 d'Gv\i&e  
    相位级次：16     3S'V>:  
    ): Q5u6  
    %z8@;  
    3.建模任务：入射光场 _2f}WY3S  
    Q 7B)t;^  
    uvD 6uIW<  
    高斯准直激光光束的光束参数 B;W=61d  
    Z4h P  
    • 波长：632.8nm as o8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm >k_Z]J6Pd  
    WMh'<'w N_  
    j] M)i:n  
     pok,`yW\  
    4.建模任务：期望输出光场 ufEt"P-X.  
    8 _`Lx_R  
    rhNdXYY>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +".&A#wU  
    Ie4*#N_  
    • FWHM-直径：0.5mm }1;Ie0l=_e  
    • 边缘宽度：50um NSb< 7_L  
    • 效率：>95% b;!ilBc  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r \=p.cw<  
    • 杂散光：<5% X<-]./  
    PO)5L  
     Av+ w>~/3  
    ]e?*7T]  
    5.设计方案 L=HL1Qe$G]  
    xW"J@OiKL  
    /_jApZz  
    • 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）。 /0SPRf}p  
    • 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）。 V!FzVl=G  
    i Cv &<C@  
    jX+LI  
     7Dm^49H  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 TU[f"!z^  
     _DJ0 MR~3  
    \?qXscq  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8 LaZ5  
    • 用户必须输入所需的信息 -P'>~W,~  
    - 入射场 zq1&MXR)l  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） w2$HP/90j  
    - 系统参数 6{+~B2Ef  
    - 制造条件 k"Sw,"e>+  
    *j <;;z-  
     Z|wZyt$$  
    \N"K^kR4  
    7.设计过程 4S"K%2'O  
    3_Oq4/  
    ?cg+RNI  
    U35}0NT _  
    deu+ i  
    cteHuRd  
    % qAhE TZ%  
    设计和优化过程由两步完成： N?87Bd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ii[rM/sG  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 hj4A&`2  
     2ix_,yTO  
    8.系统模拟 bk^ :6>{K  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 xsAF<:S\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dc lJ  
    • 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。 aG=Y 6j G  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (G$m}ng  
    SAo"+%  
     K90Zf  
    < W&~tVv  
    9. 初始几何光学设计的结果 |: nuT$(  
    AvV.faa  
    Bq:@ [pCQ  
    W%1fm/ G0  
    "_q5\]z\O  
    感兴趣的优化函数 RKBjrSZg8  
    • 效率满足（>95%） pl"|NZz 7;  
    • 信噪比不满足（<30db） 5~.\rcr%  
    • 杂散光不满足（>5% y?5*K  
     H56e#:[$  
    &ul9N)A  
    SXod r}  
    '`3-X];p  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %FF  S&vd  
           \sRRLDj%  
    I [e7Up  
    {[Yv@CpN  
     9:=a FP  
    ~CM{?{z;  
    感兴趣的优化函数 7rhpIP2n  
    • 效率满足（>95%） 4|:{apH  
    • 信噪比满足（<30db） 9Z+@i:_}  
    • 杂散光满足（<5%） 9Pem~<  
    uHf~KYL  
    11.总结 h_CeGl!M}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |fzo$Bq  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *`l>1)B>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 UiYA#m  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 ]AHi$Xx  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X=.+XP]  
     
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