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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 8rBa}v9  
     /i!/)]*-  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 'T|QG@q  
    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。 }# Ji"e  
    iqX%pR~Yo  
    2．模拟任务 Y^#>3T  
    'g<FL`iP  
    W>CG;x{  
    DOE： A] 'XC"lS  
    相位型衍射 %dd B$(  
    光束整形器 [ p0_I7  
    直径：2mmx2mm E_D@ 7a  
    形状：圆形 {vd +cE  
    相位级次：16     4e[ 0.2?  
    +*qTZIXj  
    H%>cpwa[7  
    3.建模任务：入射光场 8v^AVg  
    ?56;<%0  
    7O=7lQ  
    高斯准直激光光束的光束参数 SrdCLT8  
    Lnh'y`q  
    • 波长：632.8nm cE,,9M@^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ZD?LsD3  
    ?ZKIs9E[m  
    8"wavh|g4  
     IQ~EL';<w  
    4.建模任务：期望输出光场 ?[5_/0L,=  
    #zn`)n  
    u]3VK  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: )Y1+F,C  
    cR6 #$-a  
    • FWHM-直径：0.5mm w*Ze5j4@ \  
    • 边缘宽度：50um kQ6YQsJ.*  
    • 效率：>95% t<p4H^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >o"0QD  
    • 杂散光：<5% unN*L  
    EF6"PH+J@  
     _(@ezX.p  
    7c'OIY].,  
    5.设计方案 $4CsiZ6  
    5.Nc6$ N  
    2Nx#:Rz  
    • 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）。 y 0fI7:e3  
    • 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）。 2 :^  
    M1Th~W9l  
    > lK:~~1  
     d^aLue>g;+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wqQrby<  
     u |ru$cIo  
    AT^MQvn  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 x@VZJrQQ  
    • 用户必须输入所需的信息 1 u~.^O}J  
    - 入射场 .Dyxul  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?trqe/  
    - 系统参数 VSc)0eyn  
    - 制造条件 yuZh ak  
    z 2Ao6*%  
     % ELf 7~  
    4g/Ly8  
    7.设计过程 -~=:tn)0  
    E K^["_*A  
    URxy*)  
    upF^k%<y:  
    `SESj)W(y  
    hjoxx F\_  
    + gP 4MP  
    设计和优化过程由两步完成： ca!x{,Cvnj  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6[C>"s}Ol  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 zJtB?<  
     - z"D_5  
    8.系统模拟 sJcwN.s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 kF"G {5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 P*8DM3':  
    • 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。 Z= /bD*\g  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $x1PU67  
    <nT).S>+  
     -]vPF|  
    ! ^U!T\qDi  
    9. 初始几何光学设计的结果 6 g`Y~ii  
    J*'#! xIa  
    "DNiVL.  
    E6y ?DXW H  
    K9N\E"6ZP  
    感兴趣的优化函数 w 7 j hS  
    • 效率满足（>95%） srfM"Lb'  
    • 信噪比不满足（<30db） roG f &  
    • 杂散光不满足（>5% 0hx EI  
     6(.]TEu0  
    .6nNqGua1  
    i\u m;\  
    N|L Ey  
    10. 后续IFTA优化后的结果 3XomnL{  
           9zK5Y+!  
    s+yX82Y  
    QO%#.s  
     LZG ~1tf  
    1k! xG$g0  
    感兴趣的优化函数 7IH^5r  
    • 效率满足（>95%） } h pTS_  
    • 信噪比满足（<30db） ^(8(z@y  
    • 杂散光满足（<5%） \a6knd  
    G_UxR9Qo  
    11.总结 %.*?i9}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !@[@xdV  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 LlfD>cN  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 r% ]^(  
    • 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。 g` QbJ61a  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <rs"$JJV  
     
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