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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 fXL&?~fS  
     b I%Sq+"}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;s^br17z~  
    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。 QNN*/n  
    S= NGJ 0  
    2．模拟任务 [!g$|   
    9_$i.@L 1  
    |D@/4B1P  
    DOE： ~PTqR2x  
    相位型衍射 C >@T+xOZ  
    光束整形器 )s#NQ.T[  
    直径：2mmx2mm wsfN \6e  
    形状：圆形 ;0Vyim)S]  
    相位级次：16     x|7vN E=Q  
    he vM'"|4  
    6\+ ZTw  
    3.建模任务：入射光场 UY ^dFbJ  
    4!q4WQ ;  
    ~x(1g;!^  
    高斯准直激光光束的光束参数 vp[;rDsIJ$  
    nDFF,ge;a#  
    • 波长：632.8nm @W_=Z0]  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5xS ze;  
    >`0l"K<  
    <FkoWN  
     qe/|u3I<lF  
    4.建模任务：期望输出光场 MV(Sb:RZ  
    FX->_}kL=  
    Ej[:!L  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:  9Kpzj43  
    Mnv2tnU]  
    • FWHM-直径：0.5mm }k{h^!fV  
    • 边缘宽度：50um RaT_5PH~g  
    • 效率：>95% 9 rMP"td  
    • 信噪比（SNR）：>30dB t+H=%{z  
    • 杂散光：<5% Q.b<YRZ  
    "mk4O4dF  
     \ZOH3`vq  
    bV3az/U  
    5.设计方案 G1!yPQa7d  
    *GGiSt  
    8Qo~zO  
    • 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）。 |riP*b  
    • 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）。 cn3F3@_"\  
    0afDqvrC6  
    @)IHd6 R  
     q!qOy/}D  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {hNvCk  
     #^] v5s  
    i3SrsVSG  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wnPg).  
    • 用户必须输入所需的信息 0DZ}8"2  
    - 入射场 1 7..  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p'fD:M:  
    - 系统参数 H}p5qW.tH:  
    - 制造条件 &Q>tV+*  
    $vR#<a,7>  
     zxo" +j4Ym  
    9_4bw9 A  
    7.设计过程 jG E=7  
    P<OSm*;U:  
    -".q=$f  
    MT3TWWtZ:  
    ^'Z?BK  
    Ld9YbL:  
    A><q-`bw  
    设计和优化过程由两步完成： p-S&Wq  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :g+5cs  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 c9 7?+Y^  
     CD"D^\z  
    8.系统模拟 w y\0o  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rZi\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )*CDufRFz  
    • 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。 Rt6(y #dF  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 oZ!1^o3V  
    HO`N]AMw  
     `Vf k.OP  
    5Xr<~xr  
    9. 初始几何光学设计的结果 c?/R=/H  
    d siQ~ [   
    :,f~cdq=  
    ,SQ`, C _5  
    li +MnLt  
    感兴趣的优化函数 gd,3}@@SH  
    • 效率满足（>95%） 5dNM:1VoE  
    • 信噪比不满足（<30db） o]jPG  
    • 杂散光不满足（>5% <|kS`y  
     n5G|OK0,  
    H[M(t^GM  
    qrw"z iW  
    Z6S?xfhr'{  
    10. 后续IFTA优化后的结果 f7y3BWOi]  
           p3q >a<  
    cOz/zD f5  
    1v M'yr$  
     !!we4tWq  
    v|K'M,E  
    感兴趣的优化函数 V0 O6\)/.  
    • 效率满足（>95%） %%c1@2G<  
    • 信噪比满足（<30db） %0MvCm  
    • 杂散光满足（<5%） I%Yeq"5RB  
    m,X8Cy|vQ  
    11.总结 ~#SLb=K   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #<k L.e[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 AW')*{/(Ii  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Mcfqo0T-  
    • 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。 =uil3:,[S  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 p\).zuEf.  
     
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