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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 iD:T KB_r  
     5K$d4KT  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 .c_qMTm"  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 +< c(;Ucl?  
    e]smnf  
    2．模拟任务 v t}A6mF  
    V"|j Dnn5  
    <GoZ>  
    DOE： nkz^^q`5l7  
    相位型衍射 m?`$NJST  
    光束整形器 p 4lB#  
    直径：2mmx2mm a8Z{-=)  
    形状：圆形 D;X/7 p|>  
    相位级次：16     uq@_DPA7  
    '_o(I  
    Y!_e ,]GW  
    3.建模任务：入射光场 vi0nJ -Xg  
    ]U3@V#*  
    J|dj`Z ?  
    高斯准直激光光束的光束参数 -2y>X`1Y  
    Yf x'7gj  
    • 波长：632.8nm Ert` ]s~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P64< O 5l/  
    o1u?H4z  
    &+8cI^ kp  
     ')j@OO3  
    4.建模任务：期望输出光场 Q E*`#r#e  
    6ieP` bct  
    UQ+!P<>w   
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Z~ DR,:  
    |&rxDf}W  
    • FWHM-直径：0.5mm 6zW3!_tz  
    • 边缘宽度：50um jftf]n&Z(q  
    • 效率：>95% -<aN$O  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $U}GX'1LZ  
    • 杂散光：<5% EY[J;H_b  
    7bx!A+, t  
     Z=>#|pW,)  
    i^&^eg'.5  
    5.设计方案 Z66q0wR7  
    4'0rgS  
    VY'1 $  
    • 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）。 # ,27,#  
    • 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）。 0o-KjX?kP  
    g;G.uF&  
    {~eVZVv  
     u6~/" _FwY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >^%TY^7n  
     (Zv/(SE5%  
    f hr QJ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 5j-? Uf  
    • 用户必须输入所需的信息 ~!TRR .  
    - 入射场 ?ZT+4U00U  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^`oyf{w@  
    - 系统参数 [78^:q-/0  
    - 制造条件 by0M(h  
    0?8{q{ o+  
     GJ4R f%  
    X2hyxTOp  
    7.设计过程 ekhx?rz  
    [5TGCGxP{  
    YCEdt>5PA  
    <46fk*  
    1<d|@9?9`  
    SFx|9$hXm  
    h[I~D`q)v  
    设计和优化过程由两步完成： ;]xJC j  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 khtYn.eaL  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ([L5i&DT  
     \-~TW4dYe  
    8.系统模拟 &Ew{{t;"  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7Q3a0`Iq  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *&lNzz5&  
    • 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。 e|jmOYWG  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6l-V% 3-  
    CP!>V:w%9!  
     BX=YS)  
    T`.RP&2/d  
    9. 初始几何光学设计的结果 yCT:U&8%F  
    Foc) u~  
    h#!u"'JW  
    O+Qt8,  
    n; fUwon  
    感兴趣的优化函数 UN6Du\)]d  
    • 效率满足（>95%） a+Z95~*sZ"  
    • 信噪比不满足（<30db） 'CSIC8M<j  
    • 杂散光不满足（>5% }tRY,f  
     @,{', =L6  
    m?Qr)F_M  
    L#^'9v}Hb  
    !R.*Vn[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k9pOY]_Y  
           46cd5SLK  
    4PzCm k  
    V)8d1S  
     amY\1quD|  
    OPsg3pW!]  
    感兴趣的优化函数 PtT=HvP!k  
    • 效率满足（>95%） {Ex*8sU%p%  
    • 信噪比满足（<30db） 43 h0i-%1  
    • 杂散光满足（<5%） b7_uT`<  
    aOH$}QnS  
    11.总结 RiX~YL eM  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q(\U'|%J  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 SsE8;IGH  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O8drR4 Pt  
    • 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。 xF4>G0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -0/5 !  
     
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