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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 @\gTi;u/x  
     F",]*> r  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 F?j;3@z[A  
    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。 Mwdh]I,#  
    =~r?(u6d  
    2．模拟任务 >M.?qs4  
    5ug?'TOj'  
    KZ ezA4  
    DOE： dZ!Wj7K)  
    相位型衍射 ?sl 7C gl  
    光束整形器 @_0 g "Ul  
    直径：2mmx2mm hjiU{@q  
    形状：圆形 s PNX)  
    相位级次：16     a,Gd\.D  
    \Cx) ~bq<  
    _]E ~ci}  
    3.建模任务：入射光场 Hfer\+RX  
    yI9~LTlA3  
    7^k`:Z  
    高斯准直激光光束的光束参数 Oq{&hH/'}  
    u>;#.N/  
    • 波长：632.8nm H[o'j@0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm yhr\eiJ@6  
    bhXH<=  
    `Rj<qz^7  
     ]Jj\**  
    4.建模任务：期望输出光场 R7us9qM4e  
    Cna@3)_  
    _>HX Q6Hw  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -B2>~#L  
    lo:]r.lX{  
    • FWHM-直径：0.5mm OVO0Emv  
    • 边缘宽度：50um * [*#cMZ   
    • 效率：>95% g~d}?B\<@  
    • 信噪比（SNR）：>30dB JH2?^h|{  
    • 杂散光：<5% ]s jFj  
    ErF;5ec  
     Ty%4#9``0  
    GCrh4rxgg  
    5.设计方案 U{D ?1tF  
    2F-!SI  
    IS7g{:}=p  
    • 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）。 c1wM"  
    • 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）。 rWbuoG+8  
    '{kNXCnZ  
    j'-akXo<  
     @Z!leyam  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 E66e4?"  
     Y',s|M1})\  
    9>psQ0IRvr  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?n/:1LN,  
    • 用户必须输入所需的信息 r&"}zyL  
    - 入射场 `Oys&]vb  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }M f}gCEW  
    - 系统参数 oUZwZ_yKW  
    - 制造条件 =HP_IG_  
    ,*0>CBJvv  
     }Evyfc#D  
    %Zx/XMs}e  
    7.设计过程 GZQ)Tz R  
    wpY%"x#-+=  
    N##T1 Qm)  
    7&NRE"?G  
    z>k6T4(  
    @Th.=  
    -!">SY\  
    设计和优化过程由两步完成： {#q<0l  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }K;@$B6,@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /{7x|ay]  
     M#})  
    8.系统模拟 xpFu$2T6P.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )aqu f<u@  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \WouTn  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 j]J2,J  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X =S;8=N  
    n_v c}ame  
     0"u*Kn  
    dz5bW>  
    9. 初始几何光学设计的结果 /j -LW1:N  
    _@sqCf%|  
    D8h ?s  
    NNutpA}s  
    5#d"]7  
    感兴趣的优化函数 rf;R"Uc  
    • 效率满足（>95%） |kV,B_qz  
    • 信噪比不满足（<30db） ..<(HH2  
    • 杂散光不满足（>5% lZ^XZjwoM  
     &[I#5 bGk  
    oX3Q9)  
    nUmA  
    lhQ*;dMj%"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 - K}@Gp  
           fLc<}DF  
    D8`,PXtV  
    ,a$LT   
     G7%Nwe~Y  
    9]|[z{v'>l  
    感兴趣的优化函数  +aP %H  
    • 效率满足（>95%） jc;&g)Rv  
    • 信噪比满足（<30db） l:Ci'=  
    • 杂散光满足（<5%） PhKJ#D Rbr  
    JEY%(UR8  
    11.总结 sdS<-! %u4  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ),bdj+wr78  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 QHMXQyr(  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 plfz)x3  
    • 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。 , X$S4>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _sZ/tU@_-K  
     
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