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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 ILDO/>n  
     W[I[Xg&  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 " l|`LjP5M  
    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。 2<UC^vZ  
    )kjQ W&)g  
    2．模拟任务 " TCJT390  
    / :.I&^>P  
    >{Ayzz>v  
    DOE： |(tl a_LE  
    相位型衍射 <=|^\r !}&  
    光束整形器 pWE(?d_M{G  
    直径：2mmx2mm =k d-rIBc  
    形状：圆形 N>EMVUVS  
    相位级次：16     'J*'{  
    el$@^Wy&$  
    l$!ExXEZO;  
    3.建模任务：入射光场 :-59~8&  
    V(K;Gc  
    *?Wz/OJ0  
    高斯准直激光光束的光束参数 pFMJG<W9,  
    gcwJ{&  
    • 波长：632.8nm :KC]1_zqR  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm yT<"?S>D  
    7>zUT0SS  
    x2fqfrr_]  
     z+oy#p6+F.  
    4.建模任务：期望输出光场 19R~&E's  
    z{BgAI,  
    aW_Y  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: OSuQ7V  
    g3'dkS!  
    • FWHM-直径：0.5mm ]srL>29_b  
    • 边缘宽度：50um CEkf0%YJ  
    • 效率：>95% Q& d;UVp  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }t(5n$go6  
    • 杂散光：<5% $[HCetaqV  
    a%m >v,  
     |Z>}#R!,P  
    WllQM,h  
    5.设计方案 |2TH[J_a  
    "}0QxogYE  
    cfBl HeYE  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 JI-.SR  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。  \v:Z;EbX  
    DI-&P3iGx  
    ?^:5`  
     ^Hf?["m^@  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ErA*a3  
     g|^U?|;p  
    EN ^L.q9#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LD WYFOGQ  
    • 用户必须输入所需的信息 FN26f*/  
    - 入射场 Zl# ';~9W  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） `|nJAW3  
    - 系统参数 g]MgT-C|  
    - 制造条件 j/wQ2"@a  
    ou)0tX3j  
     FS)C<T]t  
    C.u) 2[(  
    7.设计过程 Ug#B( }/  
    ,{ 0&NX  
    R-iWbLD  
    4%yeEc ;z  
    {O=_c|u{N  
    66W J=? JV  
    _Nz?fJ:$@  
    设计和优化过程由两步完成： btC<>(kl&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ER!s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?` ebi|6  
     [ p0_I7  
    8.系统模拟 E_D@ 7a  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [BKTZQ@G@  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 s}gdi  
    • 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。 4e[ 0.2?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +*qTZIXj  
    Sng3B  
     BG-nf1K(  
    A$zC$9{0I  
    9. 初始几何光学设计的结果 .`D$.|!8g  
    R6GlQ G  
    Ba%b]vp  
    W-1Ub |8C  
    T-oUcuQB  
    感兴趣的优化函数 ZD?LsD3  
    • 效率满足（>95%） >Zm|R|{BE  
    • 信噪比不满足（<30db） CF_2ez1u0y  
    • 杂散光不满足（>5% 5Yk|  
     h5E<wyd96.  
    sU^K5oo  
    S6yLq|W0  
    L6=5]?B=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !r*JGv=  
           =p8iYtI  
    %yVP@M  
    RBeQT=B8~  
     `LTD|0;  
    DT]3q4__Q  
    感兴趣的优化函数 S: g 2V  
    • 效率满足（>95%） bwjLMWEVq  
    • 信噪比满足（<30db） )4 w 3$Q  
    • 杂散光满足（<5%） :?3y)*J!  
    >6zWOYd  
    11.总结 ]A_A4=[w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 S }G3ha  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /-ewCCzZV  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 b~rlh=(o#_  
    • 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。 pN;Tt+}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 U4y ?z  
     
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