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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 GB#7w82  
     N$ ?qAek  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 [(C lvGx  
    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。 FQ5# v{  
    \?j(U8mB>  
    2．模拟任务 344- ~i*  
    m*1=-" P  
    VD4(  
    DOE： ]?^mb n  
    相位型衍射 ?g 3sv5\u  
    光束整形器 ZR1EtvVG  
    直径：2mmx2mm aa|xZ  
    形状：圆形 \|Mz'*  
    相位级次：16     8W{R&Z7aL  
    E:2Or~  
    v"`w'+  
    3.建模任务：入射光场 J&Ah52  
    x`4">:IA  
    ' `S,d[~  
    高斯准直激光光束的光束参数 j:0z/gHp$  
    |q?A8@\u  
    • 波长：632.8nm {J[0UZ6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *p"%cas  
    37VSE@Z+  
    w0pH|$"/P  
     K#>B'>A\  
    4.建模任务：期望输出光场 d2pVO]l YZ  
    .mMM]*e[0  
    #<{sP 0v*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,ecFHkT>  
    $(BW |Pc  
    • FWHM-直径：0.5mm ~MOIrF  
    • 边缘宽度：50um HM`;%0T0(  
    • 效率：>95% 'h$1vT  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4g|}]K1s  
    • 杂散光：<5%  0y?bwxkc  
    YQ]W<0(  
     \j4TDCs_[  
    OF}vY0oiw?  
    5.设计方案 \]zH M.E1  
    $. Ih-  
    V V<Zl  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 iNcB6,++  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 rAgb<D@,H  
    Wh,p$|vL  
    H?PaN)_6-+  
     L:7%Wdyh  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 L+&$/1h]  
     f mf(5  
    />H9T[3=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _G@)Bj^*  
    • 用户必须输入所需的信息 fnB[b[  
    - 入射场 Y-v6xUc{F  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） C1hp2CW$5/  
    - 系统参数 i!(u4wTFF  
    - 制造条件 Y f1?3 (0O  
    af)L+%Q%R  
     {;q zz9 |  
    XsEDI?p2  
    7.设计过程 A|7%j0T  
    N^v"n*M0|  
    L\a G.\  
    fC&hi6  
    K9]L>Wj  
    X3@Uih}|  
    .r 4 *?>  
    设计和优化过程由两步完成： ka0MuQ M  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Dr)B0]KG  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0l;TZf=H  
     ]De<'x}  
    8.系统模拟 0-6rIdDTM  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >4 VN1 ^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 p C^d-Ii  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 n86LU Sj5  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 4}`z^P<C  
    50 8v:?^'  
     "Doz~R\\  
    -%,=%FBi~4  
    9. 初始几何光学设计的结果 g%TOYZr!X  
    H}?"2jF  
    kntYj}F(  
    9(6f:D  
    F$M^}vsjGx  
    感兴趣的优化函数 FF#T"y0Y  
    • 效率满足（>95%） 3$G &~A{  
    • 信噪比不满足（<30db） 5X&Y~w,poU  
    • 杂散光不满足（>5% 2{|Z?3FJ^  
     ||D PIn]  
    ?.Q$@Ih0  
    T5|e\<l  
    MQ#k`b#()  
    10. 后续IFTA优化后的结果 gWQ(B  
           tTOBKA89  
    SP.k]@P  
    S#kYPe  
     [4w*<({*  
    $7" Y/9Y  
    感兴趣的优化函数 qF\w#nG  
    • 效率满足（>95%） qA0PGo  
    • 信噪比满足（<30db） -^+fZBU;  
    • 杂散光满足（<5%） rU+3~|m  
    0 30LT$&!  
    11.总结 u8.F_'`z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Jr5dw=B gw  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ,oykOda:|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 t0,=U8]w  
    • 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。 bgLa`8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 JR8|!Of@B  
     
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