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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 rL<a^/b/=  
     {Nny .@P)H  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 S2"H E`  
    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。 </) HcRj'e  
    rI;tMNs  
    2．模拟任务 sB%QqFRP  
    t(5PKD#~Dc  
    oC1Nfc+  
    DOE： U9:I"f,  
    相位型衍射 #'oGtFCd`  
    光束整形器 #@K %Mx  
    直径：2mmx2mm GGkU$qp2~  
    形状：圆形 &bT \4  
    相位级次：16     ]Qh0+!SdG  
    :6y;U  
    K}9c$C4  
    3.建模任务：入射光场 NaYr$`  
    I2<5#|CXpZ  
    ,p[9EW*8  
    高斯准直激光光束的光束参数 _Xzl=j9[  
    <~R{U> zO  
    • 波长：632.8nm [vyi_0[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5BB: .  
    |Y]4PT#EE  
    _!Ir|j.A  
     ?S~j2 J]  
    4.建模任务：期望输出光场 jP"l5  
    <5:`tC2  
    Zsx\GeE%:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: vZ/Bzy@|  
    9 Aq\1QC  
    • FWHM-直径：0.5mm pkT26)aW  
    • 边缘宽度：50um qC ku q  
    • 效率：>95% _"688u'88  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (bo-JOOdY(  
    • 杂散光：<5% BoHpfx1C  
    |++\"g  
     x{#W84  
    Ue2%w/Yo  
    5.设计方案 fH*1.0f]6  
    6Dz N.fz  
     Va3/#is'  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Y]])Tq;h5  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 {bD:OF  
    PiZU _~A  
    UTR`jXCg  
     +X|^ ~)tMJ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \ICc?8oL  
     1?,1EYT"  
    m%)Cw)t 7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 mq6TwM  
    • 用户必须输入所需的信息 g vu1  
    - 入射场 '4]_~?&x  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <%GfF![v  
    - 系统参数 zyPc<\HoK  
    - 制造条件 \zx$]|AQ  
    K4K]oT  
     g8L{xwx<  
    c01i !XS  
    7.设计过程 "1|\V.>>;  
    w$4*/D}Y  
    hG8<@  
    ?{rpzrc!*  
    q!4eVg*  
    ]mT2a8`c.r  
    .-4]FGg3  
    设计和优化过程由两步完成： Z+g9!@'a  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 jN T+?2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fe8}2#<o  
     i.Z iLDs\7  
    8.系统模拟 y ]D[JX[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Nn='9s9F?}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Wf:LYL  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 br%l>Y\"  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #$ooV1E  
    5N(OW:M  
     %_%Bb Qf  
    O 8XHaVLg3  
    9. 初始几何光学设计的结果 H7dT6`<~Y  
    $(+#$F<eo+  
    14z ?X%  
    Pmdf:?B  
    6<mlx'  
    感兴趣的优化函数 vo>i36  
    • 效率满足（>95%） = :BTv[lv  
    • 信噪比不满足（<30db） }*?,&9/_)  
    • 杂散光不满足（>5% E{BX $R_8  
     /I &wh  
    zEk /15  
    $Ts;o  
    wDDNB1_ E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 i"d&U7Q  
           5 BLAa1  
    =z[$ o9  
    u~7fK  
     7KL@[  
    * -(8Z>9  
    感兴趣的优化函数 N;gY5;0m  
    • 效率满足（>95%） EhAaaG  
    • 信噪比满足（<30db） (7Ln~J*  
    • 杂散光满足（<5%） PUmgcMt  
    nzU;Bi^m  
    11.总结 "h-ZwL  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 b3Q k;yz  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H3L uRGe&2  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 hBi/lHu'  
    • 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。 eZBC@y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <$??Z;6  
     
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