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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 hv  
     xH\!j  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 vfd<qdi3p(  
    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。 `q9n`h1  
    &6^ --cc  
    2．模拟任务 mtg=v@~  
    qzj.N$9]  
    "MvSF1  
    DOE： vbD""  
    相位型衍射 sYq:2Wn>8Q  
    光束整形器 r6eZ-V`4  
    直径：2mmx2mm Gx7bV}&PN  
    形状：圆形 /Rf,Rjs  
    相位级次：16     KE4#vKV0yC  
    2 \<u;9  
    PNo9.-@G  
    3.建模任务：入射光场  bUsX~R-  
    ECyG$j0  
    Pn,>eD*g  
    高斯准直激光光束的光束参数 4VHWoN"U  
    ~<.{z]*O  
    • 波长：632.8nm J-|&[-Z  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 3(Ns1/;?,  
    SiYH@Wma  
    O14\_eAu6  
     .=)[S5.BVq  
    4.建模任务：期望输出光场 o}&{Y2!x  
    }rvX}   
     _!_^B  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gg/ts]$  
    m-6&-G#  
    • FWHM-直径：0.5mm nQOzKw<j%  
    • 边缘宽度：50um v, CWE  
    • 效率：>95% c1q;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB d A'0'M  
    • 杂散光：<5% ;PB_ @Zg  
    -e_|^T"  
     PqIskv+  
    S&'?L0  
    5.设计方案 }= wor~  
     @M OaXe  
    2z.~K&+x  
    • 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）。 lUaJC'~p  
    • 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）。 joDqv,iW8  
    {{Qbu }/@  
    z9:yt5ar  
     KYZ#.f@  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 0K6My4d{  
     JljCI@  
    5A$,'%d  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 mr2Mu  
    • 用户必须输入所需的信息 ubZJUm  
    - 入射场 wMw}3qX$j  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,>01Cs=t8  
    - 系统参数 D66NF;7q  
    - 制造条件 oeZUd}P  
    UdVf/ PGx  
     z` YC3_d  
    0VrsbkS  
    7.设计过程 '=O1n H<  
    }OhSCH'o6  
    xFekSH7[F  
    5 HsF#  
    piH0_7qr  
    pGfGGY>i%  
    dF09_nw  
    设计和优化过程由两步完成： +I-BqA9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ozhn`9L+1!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 z@ J>A![m  
     K@JaN/OM  
    8.系统模拟 [KFCc_:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 qo$ls\[X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S*>T%#F6Uo  
    • 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。 R8:5N3Fx  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  VM:|I~gJ  
    kMK0|+  
     *`|xa@1v`  
    $_,-ES I  
    9. 初始几何光学设计的结果 O) TS$  
    6-uLK'E  
    Xtfs)"  
    DRR)mQBb  
    Qclq^|O0  
    感兴趣的优化函数 {;E6jw@  
    • 效率满足（>95%） Cl9rJ oT  
    • 信噪比不满足（<30db） t1U+7nM  
    • 杂散光不满足（>5% A)4XQF  
     ?pfr^ !@$  
    <YtjE!2  
    5 2 Qr  
    "/RMIS K[;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4Ngp  -  
           c|`$ h  
    Zhv%mUj~  
    m(?{#aaq  
     79c M _O  
    YvcV801Go  
    感兴趣的优化函数 F81EZ/  
    • 效率满足（>95%） R|'W#"{@  
    • 信噪比满足（<30db） $.kJBRgV*  
    • 杂散光满足（<5%） K6 >\4'q  
    8Z_ 4%vUBg  
    11.总结 9 &uf   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 pqb`g@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }% q-9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 nw% 9Qw  
    • 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。 -aVC`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ,OubKcNg  
     
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