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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 ~PnpYd<2  
     #:|?t&On  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 \<B6>  
    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。 '.yWL  
    MF}Lv1/[-J  
    2．模拟任务 Ba0D"2CgY  
    kVnyX@  
    |vz;bJG  
    DOE： "S`wwl  
    相位型衍射 --`LP[ll  
    光束整形器 %}X MhWn{  
    直径：2mmx2mm #ya|{K  
    形状：圆形 x 5Dt5Yp"o  
    相位级次：16     5R`6zhf  
    \STvBI?  
    v6?\65w,|  
    3.建模任务：入射光场 OeGuq.> w  
    W;dzLgc  
    [E (M(w':  
    高斯准直激光光束的光束参数 [V, ;X  
    lMez!qx,=  
    • 波长：632.8nm ' u};z:t  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #.+*G`m  
    jA4v?(AO}#  
    D{c>i`\G  
     &W+G{W{3  
    4.建模任务：期望输出光场 /%9p9$kFot  
    FR^wDm$  
    |~LjH|*M  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: s4`*0_n  
    !9LAXM  
    • FWHM-直径：0.5mm t0H=NUP8  
    • 边缘宽度：50um RK:sQWG  
    • 效率：>95% X1[R*a/p  
    • 信噪比（SNR）：>30dB p]|ME  
    • 杂散光：<5% G!LNP&~  
    Pq\V($gN  
     4*XP;`  
    a 8hv.43  
    5.设计方案 rI66frbj  
    lEb R)B,  
    OGi4m |  
    • 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）。 .Xz"NyW  
    • 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）。 I u~aTgHX%  
    %802H%+  
    zHc4e   
     b;`#Sea  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 o p5^9`"  
     `(Q_ 65y  
    VfC[U)w*vm  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _B7?C:8Q-  
    • 用户必须输入所需的信息 f.84=epv  
    - 入射场 p9}c6{Wp  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .'{6u;8  
    - 系统参数 -kri3?Y,  
    - 制造条件 (VI* c!N  
    V<NsmC=g  
     l^y?L4hg)  
    )tI2?YIR  
    7.设计过程 (:bCOEZ  
    ah"MzU)  
    ]G o~]7(5|  
    tTh;.88Z{  
    &B7+>Ix,  
    (T#(A4:6S  
    b}*@=X=4o  
    设计和优化过程由两步完成： Y=Ar3O*F  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 yZ~eLWz  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5nM9!A\D  
     CbH T #  
    8.系统模拟 %=mwOoMk0L  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g9weJ6@}M  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]^6y NtLK  
    • 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。 si!9Gz;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 JU=\]E@8c  
    zTBi{KrZ  
     bR8 HGH28  
    Vh.;p.!e  
    9. 初始几何光学设计的结果 ;$tv8%_L[  
    !%RJC,X  
    D.&eM4MZ  
    L3=YlX`UL  
    LY88;*:S  
    感兴趣的优化函数 zr;Y1Xt4  
    • 效率满足（>95%） 71<PEawL  
    • 信噪比不满足（<30db） kSDa\l!W]  
    • 杂散光不满足（>5% NtA|#"^  
     eYD9#y  
    G_,t\  
    w{zJE]7  
    Z/6'kE{l  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^2;(2s  
           Sv ~1XL W  
    \l=KWa3Q  
    ; LF)u2x=  
     s?G'l=CcKu  
    y%IG:kZ,  
    感兴趣的优化函数 9*TS90>a  
    • 效率满足（>95%） M8",t{7  
    • 信噪比满足（<30db） fdq^!MWTi  
    • 杂散光满足（<5%） Nvx)H(8F  
    =6Kv`  
    11.总结 kO,VayjT  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Z*vpQBbu  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d[>N6?JA/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ReB(T7Vk=  
    • 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。 gSv[4,hXd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `3sy>GU?  
     
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