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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 b|xz`wUH0$  
     L ~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 b?Vu9!  
    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+3DwN  
    htkyywv  
    2．模拟任务 {)Gh~~57_W  
    _o`'b80;  
    "PlM{ZI\  
    DOE： OCX?U50am  
    相位型衍射 V6Q[Y>84~a  
    光束整形器 aoCyYnZD  
    直径：2mmx2mm H{+U; 6b  
    形状：圆形 mWigy` V^~  
    相位级次：16     , X|oCD  
    zS?L3*u  
    tnTr &o#  
    3.建模任务：入射光场 "3!4 hiU9  
    Bg34YmZ  
    ]P 2M  
    高斯准直激光光束的光束参数 @ VJr0  
    ukZL  
    • 波长：632.8nm PAqziq.  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =b; v:HC  
    ` a@NYi6  
    .kBAUkL:  
     T$'Ja'9Kj  
    4.建模任务：期望输出光场 {E@@14]g  
    c !5OK4+Z  
     ) .#,1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: S__ o#nf`%  
     Kp!P/Q{  
    • FWHM-直径：0.5mm 2o{Fp7l  
    • 边缘宽度：50um e+2!)w)[  
    • 效率：>95% !iZ*ZPu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &;,w})  
    • 杂散光：<5% f)*}L?  
    Kr8p:$D};  
     n /rQ*hr  
    #opFUX-  
    5.设计方案 \24neD4cM@  
    JSO>rpO  
    S6K aw  
    • 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）。 a-O9[?G/x  
    • 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）。 K34y3i_  
    R{4O*i8#  
    XD*$$`+#  
     %M ~X:A;4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 x OZ?zN  
     PN<Y&/fB  
    >j\zj] -"  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 sHAzg^n}r  
    • 用户必须输入所需的信息 #E*jX-JT  
    - 入射场 Dx iCq(;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >)!"XFbb  
    - 系统参数 3~M8.{ U#V  
    - 制造条件 /eZA AH  
    B<6*Ktc  
     Is-Kz}4L  
    W"z!sf5U  
    7.设计过程 Px)VDs=k  
    T|oz_c\e  
    R1?g6. Mq  
    E-&=I> B5  
    ]%G[<zD,1  
    6nxf <1  
    F*hs3b0Db  
    设计和优化过程由两步完成： $JcU0tPq0  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 _RhCVoeB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 OHe<U8iu%  
     Jw9|I)H  
    8.系统模拟 9e.n1  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5P+3D{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 XPb7gd"% W  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 KXYq|w  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ?6~RGg  
    #y2="$ V  
     /ptIxe  
    2}+V3/  
    9. 初始几何光学设计的结果 Y#C=ku  
    YAd.i@^  
    [bE9Y;  
    `W{Ye=|[d#  
    7nfQ=?XNK  
    感兴趣的优化函数 Ma wio5  
    • 效率满足（>95%） 3 u-j`7  
    • 信噪比不满足（<30db） T4._S:~  
    • 杂散光不满足（>5% K*p^Gs,  
     a\^DthZ!;|  
    \y#gh95  
    eEupqOF*:W  
    f`H}Y!W(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P2f~sx9  
           !!dNp5h`  
    N2=gSEY  
    eDIjcZ  
     \)`\F$CF  
    0Tg/R4dI  
    感兴趣的优化函数 q4lL7@_  
    • 效率满足（>95%） aCy2 .Qn  
    • 信噪比满足（<30db） W<k) '|  
    • 杂散光满足（<5%） 8`9!ocrM  
    xlS t  
    11.总结 aFd ,   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W<v?D6dFq  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 - C8 h$P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 WWH T;ST  
    • 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。 d v"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2u/(Q>#  
     
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