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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 /+ yIcE(&3  
     LZ'Y3 *  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 e-E0Bp  
    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。 :<QmG3F  
    H;D CkVL  
    2．模拟任务 I9VU,8~  
    q0sdL86  
    UiE 1TD{  
    DOE： eN,6p '&  
    相位型衍射 q$iGeE#  
    光束整形器 H{1'OC  
    直径：2mmx2mm !pJd^|4A]  
    形状：圆形 BmhIKXE{*  
    相位级次：16     GS)4,.  
    ORDVyb_x  
    fk5$z0/  
    3.建模任务：入射光场 Fo.p}j+>  
    ][?@) )  
    (qyT,K8  
    高斯准直激光光束的光束参数 oVAY}q|wU  
    cLm|^j/  
    • 波长：632.8nm P9yg  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ehTRw8"R  
    bmP2nD6  
    -hU1wX%U  
     *S= c0  
    4.建模任务：期望输出光场 %=*nJvYS  
    LW#$%}  
    B;Dl2k^L  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yM PZ}  
    sZh| <2  
    • FWHM-直径：0.5mm 9%iv?/o*L  
    • 边缘宽度：50um P9f,zM-  
    • 效率：>95%  k:i}xKu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB pPH"6   
    • 杂散光：<5% ir<K"wi(2  
    J#) %{k_  
     HceZTe@  
    o |"iW" +  
    5.设计方案 $ISx0l~  
    ~{00moN"m  
    w:3CWF4q]  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ?' /#Gt`  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 `gE_u  
    w|[{xn^R  
    L7"B`oa(p  
     .T*89cEu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q]rqFP0C  
     IfzW%UL  
    /VHQ!Wi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s$ZKd  
    • 用户必须输入所需的信息 ;y]BXW&l&  
    - 入射场 #-7m@EU;O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） VK[`e[.C  
    - 系统参数 Aq,&p,m03  
    - 制造条件 :TRhk.  
    i~ITRi@  
     fl+dL#]  
    E5Zxp3N  
    7.设计过程 _)a!g-Do7  
    N?l  
    EXizRL-9o  
    @$R^-_m  
    #4Ltw ,b^  
    d Z P;f^^  
    I*EHZctH  
    设计和优化过程由两步完成： 3FsX3K,_X  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 hOR1R B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =y]F cxF  
     >p>B-m  
    8.系统模拟 a+ s%9l  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 W.7XShwd*2  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V*%Lc9<d  
    • 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。 ppR; v  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 LB/1To  
    ?XnKKw\  
     ve*m\DU  
    Co^GsUJ  
    9. 初始几何光学设计的结果 OR<%h/ \f  
    KvNw'3Ua  
    _5H0<%\  
    +?ilTU  
    eD)@:K  
    感兴趣的优化函数 v O@7o  
    • 效率满足（>95%） ^+u/Lw&  
    • 信噪比不满足（<30db） G~{#%i  
    • 杂散光不满足（>5% ; G4g;YHy|  
     1+9}Xnxb  
    8^5@J) R8  
    UO}Yr8Z;  
    %3es+A@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (3QG  
           Lem:zXj  
    !"bU|a  
    <>R\lPI2  
     ]^v*2!_(  
    <4RP:2#  
    感兴趣的优化函数 g n 6@x  
    • 效率满足（>95%） H'x) [2  
    • 信噪比满足（<30db） nD}CQ_C  
    • 杂散光满足（<5%） lJ(] ;/%  
    2<TpNGXM_  
    11.总结 `8b4P>';O'  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p{w:^l(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >L,Pw1Y0W[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 s/0~!0  
    • 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。 !d{Ijs'T  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4N_iHe5U  
     
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