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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 4\ Xaou2V[  
     QRf>lZP  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >$L7J=Em  
    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。 C)EP;5k'!\  
    It&CM,=t  
    2．模拟任务 Wtc ib-  
    B\)Te9k'  
    `Y4Kw  
    DOE： ?<C(ga  
    相位型衍射 7)r]h?  
    光束整形器 _r{H)}9  
    直径：2mmx2mm V@k+RniEO  
    形状：圆形 =zK4jiM1  
    相位级次：16     rVNx 2  
    YxJQ^D`  
    u5k {.&  
    3.建模任务：入射光场 `HXv_9  
    bN zb#P#hP  
    n*wQgC'vw  
    高斯准直激光光束的光束参数 BL16?&RK  
    3U{ mC}F  
    • 波长：632.8nm ',0:/jSz  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm T3{~f  
    dnoF)(d&Cm  
    <lf692.3  
     BKg8p]`+  
    4.建模任务：期望输出光场 F8?2+w@P  
    /x ?@M n>  
    .b3h?R*&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: h{^v756L  
    OA&'T*)-A6  
    • FWHM-直径：0.5mm H@ 1'El\9  
    • 边缘宽度：50um &<98n T  
    • 效率：>95% \+R%KA/F  
    • 信噪比（SNR）：>30dB vF$( Y/  
    • 杂散光：<5% cj>UxU][eS  
    rwLKY .J]  
     Qy"Jt]O  
    agx8 *x  
    5.设计方案 FE!jN-#  
    {q)d  
    iN Oj @3x  
    • 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）。 8)1q,[:M  
    • 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）。 0* F` h  
    ~-A"j\gi"  
    $WIVCp  
     RBrb7D{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 hAf/&yA@  
     c36p+6rJk=  
    z;1dMQ,#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]M*`Y[5"  
    • 用户必须输入所需的信息 u @Ze@N%  
    - 入射场 q* R}yt5  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） + kKanm[!v  
    - 系统参数 <(jk}wa<  
    - 制造条件 n/5T{NfG  
    dzOco)y  
     ]oV{JR]  
    RdPk1?}K  
    7.设计过程 \lQ3j8 U  
    k4V3.i!E  
    `Jc/ o=]  
    dHIk3j-!  
    Qz[^J  
    $,~Ily7w  
    r"2lcNE  
    设计和优化过程由两步完成： P5?VrZy  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 pRun5 )7  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Vr},+Rj  
     -NJpql{Cb  
    8.系统模拟 Z>`\$1CI  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 s9+):,dKP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $~6MR_Yq  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 <{cY2cx~3  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 o`c+eMwr(  
    [cnu K  
     ;<garDf  
    N-upNuv  
    9. 初始几何光学设计的结果 Eto"B"  
    Sh!c]r>\Q  
    jcqUY+T$  
    `TJhH<z"%  
    O(W"QY  
    感兴趣的优化函数 UAF$bR  
    • 效率满足（>95%） ;F258/J  
    • 信噪比不满足（<30db） #<)[{+f[t  
    • 杂散光不满足（>5% UH>~Y N  
     ch8VJ^%Ra1  
    i6V$mhL  
    ]!AS%D`  
    ~k&b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 zU!{_Ao9  
           bpBn3f`?*  
    tAN!LI+w  
    f DXK<v)  
     Hy3J2p9.  
    &pzL}/u  
    感兴趣的优化函数 Trs~KcsD  
    • 效率满足（>95%） G K~A,Miqk  
    • 信噪比满足（<30db） @LI;q  
    • 杂散光满足（<5%） @;eH~3P  
    3yRvs;nWS  
    11.总结 2B$dT=G  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 T@ESMPeU:X  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  d\ #yWY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9R$$(zB 1;  
    • 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。 ~:JAWs$\V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'df@4}9  
     
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