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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 w T_l>u  
     /7,@q?v  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 QyZ' %T5J  
    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。 RF4B ]Gqd  
    lU&2K$`  
    2．模拟任务 +u\w4byl  
    ~HT:BO$  
    'xa EG,P  
    DOE： |o(te  
    相位型衍射 $M4_"!  
    光束整形器 $-!7<a-  
    直径：2mmx2mm 6Rq +=X  
    形状：圆形 n:s _2h(u  
    相位级次：16     Qx!Bf_,J  
    {BaPK&x,  
    `w@z Fc!"  
    3.建模任务：入射光场 N}{V*H^0QU  
    O<Ay`p5  
    `Jj b4]  
    高斯准直激光光束的光束参数 @$$ J}~{  
    > #9 a&O  
    • 波长：632.8nm d& v 7l  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4Sdj#w  
    +#(GU9_i+M  
    ^U,C])n  
     <+b~E,  
    4.建模任务：期望输出光场 PG|Zu3[  
    %P#| }  
    vQ $"|8,  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: BZXee>3"  
    9O^~l2`  
    • FWHM-直径：0.5mm 4U'sBaY!K  
    • 边缘宽度：50um fJ\ u8  
    • 效率：>95% Z7e"4w A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB R /_vJHI  
    • 杂散光：<5% {%, 4P_m  
    i-dosY`81  
     XQ}7.u!  
    07ppq?,y  
    5.设计方案 r]~]-VZ/  
    v6=X]Ji{YA  
    &/otoAr(  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 #X'su`+  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 zd F;!  
    YuzVh9jTI  
    mfDt_Iq  
     RcO.1@2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 u-V( 2?  
     kKC] n   
    N1vA>(2A  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %)&Tr`   
    • 用户必须输入所需的信息 s,Fts3+  
    - 入射场 vn@sPT  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） a^O>i#i  
    - 系统参数 U2Ky4UFm  
    - 制造条件 7s}F`fjKP  
    X1V~.k vt)  
     u{l4O1k/c  
    aouYPxA`  
    7.设计过程 I: MrX  
    UvqnNA  
    >.XXB 5a  
    }XCh>LvX  
    9u3P>a~b  
    c<q~T >0k  
    Upg8t'%{op  
    设计和优化过程由两步完成： Az>r}*F Gr  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [~n |ROo  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %S>6Q^B  
     moMNd(p  
    8.系统模拟 PklJU:Pu\U  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |0_5iFAB|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 uY3#,  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 '#QZhz(+  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `sd H q  
    4>N ig.#   
     <9;X1XtpI  
    zMO xJ   
    9. 初始几何光学设计的结果 *ck'vV'@  
    ._.Qf<7  
    ;9Wimf]G,E  
    J10&iCr{r*  
    8CvNcO;H0  
    感兴趣的优化函数 t0^)Q$  
    • 效率满足（>95%） QlH[_Pi  
    • 信噪比不满足（<30db） ,wyEo>>4)  
    • 杂散光不满足（>5% \vW'\}  
     c/(Dg$DbX  
    ZA'0 q  
    C MGDg}  
    N Zwi3  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :e}j$v F  
           f\Q_]%^W  
    v~YGef;D  
    d%p{l)Hd  
     9h6siK(F  
    /-=h|A#Kh  
    感兴趣的优化函数 w`zS`+4  
    • 效率满足（>95%） &u (pBr8B  
    • 信噪比满足（<30db） +.*=Fn22  
    • 杂散光满足（<5%） ykxAm\O  
    .j"@7#tW  
    11.总结 A 0;ng2&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |"eC0u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 SUsdX[byb  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @ xTVX'$  
    • 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。 1h{7dLA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \e%%ik,<  
     
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