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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 o"1us75P  
     MM8)yCI  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 l*m|b""].u  
    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\b>4 &n  
    }t-r:R$,  
    2．模拟任务 dw4)4_  
    #*]= %-A  
    6HqK%(  
    DOE： d<3"$%C  
    相位型衍射 e#OU {2X  
    光束整形器 G<dXJ ]\\  
    直径：2mmx2mm sk3 ;;<H  
    形状：圆形 !aEp88u  
    相位级次：16     1a!h&!$9  
    7=AKQ7BB>b  
    P%lLKSA  
    3.建模任务：入射光场 j{Fo 6##  
    5,((JxX$  
    H5I#/j  
    高斯准直激光光束的光束参数 0Yjy  
    ,RHHNTB("  
    • 波长：632.8nm sq^"bLw  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm QE}@|H9xs  
    O9yQ9sl  
    o<'gM]$  
     ^9RBG#ud  
    4.建模任务：期望输出光场 C/Z"W@7#;  
    .eAC!R  
    *3K"Kc2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Mww]l[1'EL  
    D/Wuan?yPN  
    • FWHM-直径：0.5mm +J4t0x  
    • 边缘宽度：50um u~kwNN9t3  
    • 效率：>95% o|W? a#_\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~z}au"k  
    • 杂散光：<5% F1=+<]!  
    "J1ar.li  
     >`uSNY"tO  
    8#Z5-",iw  
    5.设计方案 Dn3~8  
    dW`D?$(@,  
    0R]CI  
    • 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）。 %ze1ZWO{  
    • 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）。 KV*:,>  
    QBy*y $  
    \d+HYLAJn  
     F%d"gF0qu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #c>MUC(?s:  
     }BrE|'.j'  
    <.B s`P  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `[\phv  
    • 用户必须输入所需的信息 #0D.37R+k  
    - 入射场 }(K6 YL  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） N96BWgT  
    - 系统参数 SA1/U  
    - 制造条件 ,no:6&#  
    =R.9"7~2x  
     VWv0\:,G  
    (<Xdj^v  
    7.设计过程 Ag6 (  
    2&fwr>!$  
    tl5IwrF6;  
    O97bgj]  
    YnWl'{[ C  
    p8dn-4  
    8M9\<k6  
    设计和优化过程由两步完成： I JY5wP1"  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 *v ^"4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 d %W}w.  
     vqOLSE"t*O  
    8.系统模拟 OX/.v?c  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 '5/}MMT  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 BkxhF  
    • 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。 DS}rFU  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 u^zitW!X$  
    X,+}syK  
     _|B&v  
    y32++b!  
    9. 初始几何光学设计的结果 uyt-q|83=  
    u7&'3ef  
    LIC~Kehi  
    j& iL5J;  
    F ssEs!#  
    感兴趣的优化函数 0"psKf'  
    • 效率满足（>95%） qmeml_(W  
    • 信噪比不满足（<30db） mv*T=N8fC  
    • 杂散光不满足（>5% OsL%SKs|  
     ]esLAo  
    .*~u  
    #7-@k-<|  
    Y\e]2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 SWjQ.aM  
           :LiDJF  
    4ylDD|) rO  
    C<t'f(4s`u  
     (F[/~~  
    +1Rr kok  
    感兴趣的优化函数 ^I<T+X+<  
    • 效率满足（>95%） O| J`~Lk  
    • 信噪比满足（<30db） )6:]o&bZ  
    • 杂散光满足（<5%） qD;v/,?  
    n_aNs]C9R  
    11.总结 ~8xh0TSi  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #} ~p^ 0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (vAv^A*i}  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 L;M^>{>  
    • 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。 aaz"`,7_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 bV$8 >[`  
     
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