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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 ARd*c?Om  
     E3"j7y[S  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 "PePiW(i+  
    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。 iz-B)^8.  
    8W"Xdv{  
    2．模拟任务 fG_<HJS(~  
    #i'wDvhol  
    B{ hV|2  
    DOE： 3 n3$?oV  
    相位型衍射 Z(Z$>P&4  
    光束整形器 9@^N* E+  
    直径：2mmx2mm N# <X"&-_#  
    形状：圆形 o#\c:D*k  
    相位级次：16     i[4t`v'Dk  
    Memb`3  
    HrS-o=  
    3.建模任务：入射光场 `P/87=h  
    >v'@p  
    &\iMIJ-  
    高斯准直激光光束的光束参数 S[5OTwa8L  
    EL^j}P  
    • 波长：632.8nm ZE[NQ8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm W!R7D%nX  
    cof+iI~9O%  
    E|"QYsi.Ck  
     -_^#7]  
    4.建模任务：期望输出光场 49tJ+J-N  
    ZYLPk<<  
    o\N^Uu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &~'^;hy=  
    j*_>/gi  
    • FWHM-直径：0.5mm ,X)/ T!ff  
    • 边缘宽度：50um d04fj/B  
    • 效率：>95% _T(77KLn;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _+ERX[i  
    • 杂散光：<5% L~!Lq4]V\g  
    ,Yu2K`  
     T?KM}<$(O  
    %4x,^ K]  
    5.设计方案 Sd *7jW?  
    "\O{!Hj8  
    tpQ8 m(  
    • 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）。 ^0(`:*  
    • 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）。 ?8ady% .ls  
    )&[Zw{6P  
    +HF*X~},i  
     $AF,4Ir-b+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T~naAP  
     H)pB{W/  
    ~)#xOE}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >a)6GZ@  
    • 用户必须输入所需的信息 BYZllwxwTE  
    - 入射场 q@d6P~[-gj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） SD.c 9  
    - 系统参数 M5`wfF,j  
    - 制造条件 vpP8'f.  
    7!A3PDAe  
     J@RV^2  
    ^)1!TewCY  
    7.设计过程 oR}'I  
    ]8|peo{  
    *lyRy/POB  
    [(iJj3s!  
    lTJM}K  
    D' `[y  
    IRbZ ;*3dO  
    设计和优化过程由两步完成： V&R_A~<T  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 TL@{yJ;s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2l}3L  
     ,a\pdEPj  
    8.系统模拟 WZf}1.Mh*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 cpQhg-LY|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4p]hY!7  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 aq$adPtu  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2rqYm6  
    ktiC*|fd  
     9m}c2:p  
    p 4Y 2AQ9  
    9. 初始几何光学设计的结果 fHacVj J  
    =aRE  
    vL Qh r&I  
    9 [wR/8Xm  
    J0yo@O  
    感兴趣的优化函数 g({dD;  
    • 效率满足（>95%） 7_]Bu<{f  
    • 信噪比不满足（<30db） K Z Q `  
    • 杂散光不满足（>5% "uD^1'IW2  
     *_tJ;  
    0 hS(9y40  
    wIK&EGQ  
    nX-%qc"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 LYp=o8JW|  
           qh 9Ix  
    yWZ%|K~$  
    oWdvpvO  
     -{a&Zkz>V  
    KHt.g`1:R  
    感兴趣的优化函数 y%xn(Bn  
    • 效率满足（>95%） ntEf-x<  
    • 信噪比满足（<30db） 2Ls  
    • 杂散光满足（<5%） qY%{c-aMA  
    (ZHEPN  
    11.总结 &HYs^|ydrr  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 s(M8 Y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \!,qXfTMB  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 \F8*HPM=*  
    • 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。 /WE1afe_R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 MYF6tZ*  
     
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