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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 K0yTHX?(.  
     |! i3Y=X  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 }XWic88!~  
    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。 /d9I2~}B  
    Am%zEt$c  
    2．模拟任务 K& <|94_k  
    abuHu'73  
    yJc<;Qx  
    DOE： mfQQ<Q@  
    相位型衍射 %YM4x!6  
    光束整形器 6*gMG3  
    直径：2mmx2mm "2}04b|"  
    形状：圆形 rJ]iJ0[I  
    相位级次：16     1bF aQ50t  
    [Pi8gj*  
    1]aM)},  
    3.建模任务：入射光场 QK<sibDI  
    :h=];^/E  
    &Hb6  
    高斯准直激光光束的光束参数 \/la`D  
    oqB(l[%z2  
    • 波长：632.8nm )t9<cJ=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm gpVZZ:~  
    mEv<r6qDT  
    9xyj,;P>  
     ZOK2BCoW  
    4.建模任务：期望输出光场 z 3fS+x:E{  
    )7Gm<r  
    D3$PvX[f  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: )9 5&-Hs  
    kjfZ*V=-  
    • FWHM-直径：0.5mm %RG kXOgp  
    • 边缘宽度：50um xmb]L:4F  
    • 效率：>95% RZ:Yu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB fQ=Yf?b  
    • 杂散光：<5% |sMRIW,P  
    @ U'g}K  
     B/:q  
    H ifKa/}P8  
    5.设计方案 *r@7:a5  
    B BbGq8p  
    0=#:x()e  
    • 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）。 fPZt*A__  
    • 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）。 bdZ[`uMD  
    [-_3Zr  
    9cp-Rw<tI  
     vP`Sz}FU  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zR6,?Tzg  
     Hdw;=]-  
    f 5"1WtB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ^90';ACFy  
    • 用户必须输入所需的信息 N9tH0  
    - 入射场 g(B&A P_e  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） LQ`s>q  
    - 系统参数 JGOry \  
    - 制造条件 <{ GpAf8-  
    dIg/g~ t"  
     d00#;R  
    E;/WP!/.  
    7.设计过程 y<0zAsT  
    3_|<CE6  
    8=CdO|XV  
    r/}q=J.  
    aUa.!,_dh  
    ug{@rt/"Z  
    *`Swv`  
    设计和优化过程由两步完成： qq.M]?Z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^ gMoW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $s+/OgG4H  
     (RVe,0y  
    8.系统模拟 ^\ A[^' 9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {L~j;p_G&  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #V&98 F  
    • 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。 ?!^ow5"8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0b6jGa  
    TwlX'iI_;  
     FlGU1%]m  
    "5 ;fuM1  
    9. 初始几何光学设计的结果 3}dTbr4y  
    WJWi'|C4  
    .7&V@A7  
    uP, iGA  
    ${m;x:'  
    感兴趣的优化函数 q\s"B.(G"  
    • 效率满足（>95%） |_."U9!Z^  
    • 信噪比不满足（<30db） VzfaUAIZl  
    • 杂散光不满足（>5% 0t*e#,y  
     |y9(qcKn$  
    EP,j+^RVf  
    xfoQx_]$Im  
    9$[6\jMh  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ak3cE_*Y/  
           uN>JX/-  
    cq]JD6937  
    p3r("\Za,  
     f~Y;ZvB  
    SU ,G0.  
    感兴趣的优化函数 QN47+)cVt"  
    • 效率满足（>95%） .3 >"qv  
    • 信噪比满足（<30db） 4>^LEp  
    • 杂散光满足（<5%） (#kKL??W  
    srPczVG*  
    11.总结 Ri>4:V3K  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 'tTUro1~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \SSHjONX  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9|D*}OY>  
    • 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。 [ Y+Ta,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y1{TVpN  
     
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