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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 !a^'Jbb  
     Yge}P:d9  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 9"f  
    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。 DT3koci(  
    =PYS5\k  
    2．模拟任务  wkKSL  
    A?"/ >LM  
    q*7:L  
    DOE： hGb SN_F  
    相位型衍射 1-~sj)*k  
    光束整形器 Y Sux#*#H  
    直径：2mmx2mm T0"q,lrdxV  
    形状：圆形 gp NAM"  
    相位级次：16     |6 E !wW  
    F5%IsAH  
    <F ?UdMT4y  
    3.建模任务：入射光场 epG!V#I  
    `qhZZ{s)1U  
    Pa-{bhllu)  
    高斯准直激光光束的光束参数 S3gd'Bahq  
    2-beq<I  
    • 波长：632.8nm `c?8i  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^b6yN\,S  
     S)x5.vo^  
    {~EPP .  
     `gz/?q  
    4.建模任务：期望输出光场 _zDf8hy  
    Qq3UC%Z1  
    i Ie{L-Na  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #Q$+AdY|  
    =`.OKUAn  
    • FWHM-直径：0.5mm G3j'A{  
    • 边缘宽度：50um ? u~?:a@K  
    • 效率：>95% zR5KC!xc  
    • 信噪比（SNR）：>30dB u1ahAk7  
    • 杂散光：<5% ?xw0kXK4  
    I 8VCR8q  
     F.-:4m(Z  
    B~2M/&rM\  
    5.设计方案 5G l:jRu  
    r>g5_"FL  
    pMzlpmW;P  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 B}^l'p_u  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 K[l5=)G0L  
    3]h*6 V1$  
    o_n 3.O=  
     GuKiNYI_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?[2>x{5Z  
     ;nAI;Qw L  
    @.} @K  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 'mk_s4J  
    • 用户必须输入所需的信息 l`."rei%)  
    - 入射场 W|\$}@>  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） U\i7'9w]3  
    - 系统参数 6rMNp"!  
    - 制造条件 c+501's  
    ,M=s3D8C  
     @bZ,)R  
    6Cgc-KNbk  
    7.设计过程 C sCH :>  
    uLSuY}K0  
    w+iI ay  
    dz1kQzOU*  
    iC~ll!FA!  
    _2w8S\  
    G rI<w.9X  
    设计和优化过程由两步完成： F h+g@ u6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .,\^{.E  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 LvNulMEK  
     xM![  
    8.系统模拟 *M'/z=V?%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {_UOS8j7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Z u/w>  
    • 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。 vr } -u  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Dq+S'x~>  
    8~AL+*hn  
     v(p<88.!m  
    QypUBf  
    9. 初始几何光学设计的结果 3EH7H W  
    e'r-o~1eN  
    BT"n;L?[  
    2^y*O  
    p#6tKY;N  
    感兴趣的优化函数 GK1oS  
    • 效率满足（>95%） V/BU(`~i  
    • 信噪比不满足（<30db） avW33owb@  
    • 杂散光不满足（>5% h_6c9VI  
     v(zfq'^%`  
    NRazI_Z  
    K9ek  
    tgY/8& $M  
    10. 后续IFTA优化后的结果 X'j9l4Ph7  
           o8~<t]Ejw  
    "-S@R=bi  
    J~AmRo0!k  
     ~.CmiG.7  
    *d9RD~Ee  
    感兴趣的优化函数 ~l]g4iEp  
    • 效率满足（>95%） hGRHuJ  
    • 信噪比满足（<30db） K94bM5O 1  
    • 杂散光满足（<5%） -6$GM J7  
    }6gum  
    11.总结 *W2o$_Hs  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9-!GYa'Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 bu{dT8g'U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9I(00t_  
    • 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。 "[0.a\ d<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #I\" 'n5M  
     
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