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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 SZrc-f_  
     j][&o-Ev  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 H{5,  -x  
    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。 WLj]EsA.  
    Fs4shrt  
    2．模拟任务 M_%KhK  
    d@{12 hq  
    KyVzf(^  
    DOE： %regt{  
    相位型衍射 j[dZ*Jr_  
    光束整形器 WZ,k][~  
    直径：2mmx2mm aBaiXv/*  
    形状：圆形 \ Xh C  
    相位级次：16     hO.b?>3NL  
    \rUKP""m  
    965x _ %  
    3.建模任务：入射光场 +3zQ"lLD^  
    YV|_y:-  
    *`w>\},su  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,|VLOY ^  
    :^{KY(3  
    • 波长：632.8nm 0H4|}+e  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #V/{DPz  
    viYrPhH+z  
    $#5 'c+0  
     S{e3aqT#N  
    4.建模任务：期望输出光场 V~/@KU8cH  
    >S}X)4  
    Jv3G\9_  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _MIheCvV  
    V 1d#7rP  
    • FWHM-直径：0.5mm "wZvr}xk  
    • 边缘宽度：50um QbHX.:C  
    • 效率：>95% ZaY|v-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB R|)l^~x  
    • 杂散光：<5% p>?(u GV  
    #=y)Wuo=  
     |+HJ>xA4I  
    9fbbJ"I+  
    5.设计方案 ,Il) tH  
    `0U\|I#  
    S`  U,  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 #Pd__NV"\  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 0 !%G #~th  
    eA]8M^  
    ;/4x.t#b  
     T&6>Eb0{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1CZO+MB&"$  
     N\tFK*U^I  
    ,jz~Np_2  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .7Yox1,  
    • 用户必须输入所需的信息 1I'Q{X&B  
    - 入射场 @?]>4+Oa0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J"E _i]  
    - 系统参数 x 4LPrF1  
    - 制造条件 |dHtv6I  
    .UX4p =  
     v8C($<3%  
    G!C }ULq  
    7.设计过程 lcpiCZ  
    7;TMxO=bra  
    NA0Z~Ug>  
    b5%<},ySq  
    u Uq= L  
    SnUR?k1  
    *K?UWi#$  
    设计和优化过程由两步完成： 0>-}c>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]57Ef'N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~AaEa,LQ  
     |%XcI3@*  
    8.系统模拟 q4!\^HwQ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V,& OO  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9vDOSwU*  
    • 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。 ^uw]/H3?L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \@h$|nb  
    jzpDKc%  
     jp4-w(  
    /L(}VJg-  
    9. 初始几何光学设计的结果 ()Wu_Q  
    $Q'LDmot  
    #>G:6'r  
    m-~3c]pA  
    F_w+8)DZ  
    感兴趣的优化函数 )+,h}XqlX  
    • 效率满足（>95%） wmR~e  
    • 信噪比不满足（<30db） P =Q+VIP&  
    • 杂散光不满足（>5% \pI {b9  
     RSB+Saf.8  
    4|Y1W}!0/  
    =)jo}MB  
    as/PM"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 |${ImP  
           %52x:qGa  
    rk;]7Wu  
    {=J:  
     Ax=)J{4v  
    d5 {=<j  
    感兴趣的优化函数 jHHCJOHB8  
    • 效率满足（>95%） :YkAp9civ  
    • 信噪比满足（<30db） pih 0ME}z  
    • 杂散光满足（<5%） sL\ {.ad5  
    yEh{9S%6p  
    11.总结 Gi@c`lRd1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 x2HISxg  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }{,Wha5\n  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !RwhVaSh  
    • 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。 xf7YIhL^*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (5+g:mSfr  
     
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