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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 2)^[SpZ  
     r6-'p0|   
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 dsxaxbVj%  
    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。 HG%H@uK  
    ;,h*s, i  
    2．模拟任务 (u >:G6K  
    db!2nImNu\  
    IK6XJsz$J  
    DOE： C9}2F{8  
    相位型衍射 {&c%VVZb:Z  
    光束整形器 uGQCW\!"4  
    直径：2mmx2mm &xqe8!FeA  
    形状：圆形 #:68}f"$  
    相位级次：16     Vy:ER  
    32IN;X|  
    F*d{<  
    3.建模任务：入射光场 IfZaK([  
    CW=-@W7  
    >gr6H1  
    高斯准直激光光束的光束参数 j1>77C3  
    | ~G;M*q  
    • 波长：632.8nm ~^"cq S(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [<sBnHbvQ.  
    Ac.z6]p  
    XY| -qd}A  
     'eo2a&S2D  
    4.建模任务：期望输出光场 Hf %;FaJ=  
    " I@Z:[=2  
    8}Y( @ %4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: nu$LWC-  
    T[XI  
    • FWHM-直径：0.5mm y( MF_'l  
    • 边缘宽度：50um ^D B0C  
    • 效率：>95% i*Y/q-N|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB PSHs<Z47  
    • 杂散光：<5% "MXd!  
     aG\m 3r  
     hpXu3o7e  
    L#u6_`XJ+  
    5.设计方案 kozg8 `\]  
    V_}`2.Pg  
    &nn.h@zje  
    • 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）。 ^B& Z  
    • 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）。 =10t3nA1$  
    /,0t,"&Aqa  
    {=g-zsc]K  
     !gf&l ^)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 K?T)9  
     X\%],"9%  
    /2HwK/RZ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &7DE$ S  
    • 用户必须输入所需的信息 $;;?'!%.  
    - 入射场 Zc9 n0t[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 82)d.>  
    - 系统参数 C#I),LE|d{  
    - 制造条件 KH KqE6  
    m'qMcCE  
     yJp& A  
    FxZ\)Y   
    7.设计过程 (`!| Uf$  
    v8%]^` '  
    mG@Q}Y(  
    @ ~sp:l  
    2tr2:PB`  
    n)K6Z{x  
    ldX]A#d.  
    设计和优化过程由两步完成： d,QJf\fc"  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 e2*^;&|%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,OasT!Sr  
     Oy|9po  
    8.系统模拟 +Zr03B  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ixS78KIr  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Sej$x)Q\t  
    • 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。 nlmkkTHF8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 MW$9,[  
    d;;=s=j  
     k Dv)g  
    ,DE%p +q  
    9. 初始几何光学设计的结果 ifgaBXT55  
    ^2??]R&Q  
    W"Rii]GK"  
    1OGlD+f  
    cKfYkJ)A'  
    感兴趣的优化函数 }%1E9u  
    • 效率满足（>95%） 1_p'0lFe  
    • 信噪比不满足（<30db） +.R-a+y3  
    • 杂散光不满足（>5% A!f0AEA,  
     Rxli;blzi  
    b]Y,& 8}[+  
    pj )I4C)  
    u3ZG;ykM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ;% !?dH6  
           /d=$,q1  
    HIU@m<  
    @KpzxcEoO  
     8zGzn%^  
    _ xC~44  
    感兴趣的优化函数 foFn`?LF  
    • 效率满足（>95%） o+t?OG/0  
    • 信噪比满足（<30db） 9e=*jRs]l^  
    • 杂散光满足（<5%） <7&b|f$CL  
    p>zE/Pw~  
    11.总结 ZV U9t  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @<PL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;PHnv5 x@f  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 uJO*aA{K  
    • 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。 j>T''T f  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _NkN3f5 1L  
     
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