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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 OU{c| O  
     H9WYt#  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wR_mJMk_  
    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。 ,7V?K j  
    ';R]`vWFe  
    2．模拟任务 B EwaQvQ!  
    Ou[`)|>  
    Noj*K6  
    DOE： lJ3VMYVrUP  
    相位型衍射 pCt2 -aam  
    光束整形器 z}-CU GS  
    直径：2mmx2mm _|e&zr  
    形状：圆形 "|JbdI]%P  
    相位级次：16     $~5H-wJ  
    dNR /|  
    <lzC|>BG  
    3.建模任务：入射光场 p@pb[Bx~[  
    }[leUYi`  
    3w^W6hN)  
    高斯准直激光光束的光束参数 sqhMnDn[  
    "E+;O,N-  
    • 波长：632.8nm dEYw_qJ2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm b'pwRKpx  
    X>$Wf3  
    gw)z*3]~s  
     D2VYw<tEA  
    4.建模任务：期望输出光场 5& %M L  
    XoD:gf  
    u^xnOVE  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: '=nmdqP  
    {aA6b  
    • FWHM-直径：0.5mm 6r"NU`1A;r  
    • 边缘宽度：50um 9Qszr=C0  
    • 效率：>95% A@o7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB G+#bO5  
    • 杂散光：<5% |6^a[x3/U  
    _wXT9`|3  
     }h`z2%5o  
    RF*>U a  
    5.设计方案 ?5't1219  
    Q>Ct]JW&  
    62nmm/c  
    • 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）。 0`zdj  
    • 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）。 <e#v9=}DI  
    Q=! lbW  
    sDs.da#*2  
     x#E M)Thq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Qe F:s|[  
     r1F5'?NZ(0  
    I]n X6=j5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 UG44 oKB  
    • 用户必须输入所需的信息 : F3UJ[V  
    - 入射场 Z42q}Fhm*R  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Pg.JI:>2Ku  
    - 系统参数 @|;[ ;:h@  
    - 制造条件 M#Z^8(  
    j)G%I y[`  
     ;Mq'+4$  
    !.%*Tp#k#  
    7.设计过程 Zz (qc5o,F  
    '`k  
    uxdB}H,  
    q2|x$5  
    )J]NBE:8  
    S7J.(; 82  
    -N/n|{+F  
    设计和优化过程由两步完成： !0^4D=dO  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t,TlW^-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rhzI*nwOT  
     5Bq;Vb  
    8.系统模拟 8~qpOQX^V  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~tTa[_a!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2@T0QJ  
    • 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。 fN{wP,jI  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 &:C[ nq  
    b i-Am/9  
     ^xk4HF   
    A##Q>|>)  
    9. 初始几何光学设计的结果 | #a{1Z)  
    R4)l4rnO  
    !p ~.Y+  
    +?t& 7={~  
    K~]Xx~F  
    感兴趣的优化函数 x-@?:P*  
    • 效率满足（>95%） "=%YyH~WY  
    • 信噪比不满足（<30db）  o4 "HE*  
    • 杂散光不满足（>5% G,6`:l  
     PRYm1Y  
    J7wwM'\  
    G@e;ms1  
    aA*h*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 [GM!@6U  
           >yenuqIKQv  
    s%#u)nw19  
    N1E9w:T`  
     Eb5>c/(  
    $h8?7:z;um  
    感兴趣的优化函数 ZQR)k:k7  
    • 效率满足（>95%） Pvv7|AV   
    • 信噪比满足（<30db） `{yD\qDyX  
    • 杂散光满足（<5%） W#d'SL#5  
    Z @m5hx&  
    11.总结 U1yspHiZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "a _S7K  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d hg($m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 we}5'bS>  
    • 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。  OvC@E]/+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _MQh<,Z8  
     
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