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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 <IF\;,.c  
     E"[^^<I  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 J{Z-4y  
    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。 b=#3p  
    D4"](RXH  
    2．模拟任务 OGy/8B2c  
    l; e&p${P  
    ;'Pi(TA)  
    DOE： ]Mh7;&<6[  
    相位型衍射 d E@R7yU@  
    光束整形器 q5$z:'zE  
    直径：2mmx2mm JuGQS24  
    形状：圆形 r|Y|u v0  
    相位级次：16     PAe2 hJ  
    !d1}IU-h  
    r: _- Cj  
    3.建模任务：入射光场 N_vVEIO9  
    _ +,2b:D:  
    NVnKgGlHgd  
    高斯准直激光光束的光束参数 F_SkS?dB  
    (u]ajT  
    • 波长：632.8nm k3m|I*_\L  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `p&ko$i2  
    M} IRagm  
    lQ%]](a6  
     yG0Wr=/<?  
    4.建模任务：期望输出光场 X$O,L[] 4  
    uP/WRQ{rW>  
    @1 #$  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o} #nf$v(  
     ?4 `K8  
    • FWHM-直径：0.5mm cU25]V^{\  
    • 边缘宽度：50um (k"oV>a|  
    • 效率：>95% 1Tn!.E *  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 1K'0ajl1A  
    • 杂散光：<5% =+{.I,g}g@  
    %r5&CUE5?  
     sBIqee'T  
    ?6    
    5.设计方案 ^zGgvFf>  
    g1\4Jb  
    -[#Mx}%  
    • 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）。 Jkt L|u:k  
    • 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）。 yI9l*'  
    *DX6m  
    'uUp1+  
     $JTy`g0>x  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 p5C sw5  
     1fL@rR  
     Iz2K  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 QEM")(  
    • 用户必须输入所需的信息 q*A2>0O  
    - 入射场 K0]'v>AWr  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） r2.87  
    - 系统参数 ?9i7+Y"  
    - 制造条件 2 c'=^0:  
    uw+v]y  
     )dLESk  
    BzA(yCu$:  
    7.设计过程 0+8ThZ?n  
    Ts;W,pgP  
    0|{U"\  
    2 < &-  
    Pp GNA  
    $BE^'5G&4Y  
    g_] u<8&  
    设计和优化过程由两步完成： K 3&MR=#^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /[[zAq{OA  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "h7-nwm  
     ;sNyN#  
    8.系统模拟 PZpwi?N  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c6s(f  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (eJr-xZ/  
    • 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。 SlZL%C;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ats"iV  
    [ZURs3q  
     p`1d'n[  
    $EviGZFAaR  
    9. 初始几何光学设计的结果 ACl:~7;  
    Oe$cM=Yf  
    WGG|d)'@  
    z}C#+VhQ`  
    ]02 l!"  
    感兴趣的优化函数 tb/u@}")  
    • 效率满足（>95%） h%+8}uywZ  
    • 信噪比不满足（<30db） =JO|m5z8>  
    • 杂散光不满足（>5% ~c?yHpZx%  
     1a4QWGpq  
    kc8GnKM&mc  
    M|d[iaM,  
    v_c'npC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2y_rsu\  
           b daZ{5^{  
    N>ct`a)BD/  
    lu(G3T8  
     7R) )(-  
    mSw OP  
    感兴趣的优化函数 Oku4EJFJ  
    • 效率满足（>95%）   |J(]  
    • 信噪比满足（<30db） FN,0&D}`  
    • 杂散光满足（<5%） :1Fm~'  
    2z0HB+Y}x  
    11.总结 ;S?1E:\av  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 kP;:s  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 :jp?FF^j;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 K:y q^T7  
    • 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。 crgYr$@s?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =53LapTPJ  
     
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