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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 t+{vb S0  
     pbw{EzM  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 :T<5Tq*+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。 {Byh:-e<  
    G.PRPl  
    2．模拟任务 *%E\mu,,c  
    f[ia0w5 m  
    (L(n%  
    DOE： ''3I0X*!  
    相位型衍射 g!9|1z  
    光束整形器 u(\O@5a  
    直径：2mmx2mm X; 6=WqJj  
    形状：圆形 e+MQmW A'F  
    相位级次：16     dlIYzO<  
    i4nFjz  
    4S[UJ%  
    3.建模任务：入射光场 RgZ9ZrE\  
    v G9>e&Be  
    nd7g8P9p  
    高斯准直激光光束的光束参数 T Q5kM  
    Qkhor-f0  
    • 波长：632.8nm TwI'XMO;A  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm o?6m/Klw6  
    &HtTh {  
    / :6|)AW.{  
     =|8hG*D8  
    4.建模任务：期望输出光场 `#vbV/sM  
    k[,0kP;  
    8@RtL,[d  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: > >KCd  
    _uXb>V*8  
    • FWHM-直径：0.5mm e `OQ6|.k8  
    • 边缘宽度：50um bdG@%K',  
    • 效率：>95% d ez4g  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =%7s0l3z  
    • 杂散光：<5% P,9Pn)M|  
    S>S7\b'  
     '2ZvK  
    y%spI/(  
    5.设计方案 #qpP37G  
    >[;=c0(  
    tC5-^5[y  
    • 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）。 | L1+7  
    • 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）。 8ZLHN',  
    ${eV3LSC  
    WqF$-rBJG^  
     i^V(LGQF  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wy0?*)~  
     S!+>{JyQ  
    x~wS/y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B?- poB&  
    • 用户必须输入所需的信息 Jazgn5  
    - 入射场 l;L_A@B<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :9Jy/7/  
    - 系统参数 {]Hv*{ ]  
    - 制造条件 q b/}&J7+  
    H-U_  
     w,$qsmR  
    Y#tur`N  
    7.设计过程 ~BX=n9  
    Z7RBJK7|.  
    [ ~2imS  
    ^gZ,A]  
    $(Mz@#%  
    :dAd5v2f  
    x3Y)l1gh  
    设计和优化过程由两步完成： ,"XiI$Le  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?Rx(@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]z/R?SM  
     CgrQ" N5  
    8.系统模拟 $|.8@ nj  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P(TBFu  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (6Z^0GL  
    • 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。 \ "$$c  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 IT&,?u%  
    ]| +M0:2?  
     L/V^#$  
    Z>Mv$F"p:  
    9. 初始几何光学设计的结果 fyA-*)oHv  
    e)g &q'O  
    Mjy:k|aY"  
    mpMAhm:  
    @q q"X'3t  
    感兴趣的优化函数 p2{7+m  
    • 效率满足（>95%） +ovK~K $A  
    • 信噪比不满足（<30db） G+t:]\  
    • 杂散光不满足（>5% $t(v `,  
     |f#hGk6  
    m(6d3P  
    A>1$?A8Q  
    cN8Fn4gq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >m,hna]RZ  
           Oo}h:3?  
    N}K [Q=  
    _wS=*-fT  
     ,T<JNd'  
    DylO;+  
    感兴趣的优化函数 q!eE~O;A  
    • 效率满足（>95%）  p;w&}l{{  
    • 信噪比满足（<30db） b j`\;_oo  
    • 杂散光满足（<5%） JfIXv  
    : ~vodh  
    11.总结 v{VF>qE P  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ~\jP+[>M'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 VP~2F E  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *;Mi/^pzK  
    • 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。 =GPXuo  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ir_XU/ve  
     
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