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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 En{< OMg  
     |h-e+Wh1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 j5!pS xOC  
    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。 ~; vt{pk  
    "{x+ \Z\  
    2．模拟任务 ,:xses*7  
    k-I U}|Xz  
    =3|5=ZU034  
    DOE： #Q/xQ`+|.  
    相位型衍射 _Lgi5B%   
    光束整形器 i|!W;2KL5  
    直径：2mmx2mm KZ 4G"  
    形状：圆形 o#hFK'&~  
    相位级次：16     `>u^Pm  
    D2'J (  
    B8>3GZi  
    3.建模任务：入射光场 thSXri?kl  
    d,E2l~s  
    >6gduD!6I  
    高斯准直激光光束的光束参数 1AQ3<  
    AZva  
    • 波长：632.8nm r#(*x 2~,  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm tN0?  
    o'=i$Eb  
    0}9  
     ]F sr k  
    4.建模任务：期望输出光场 KJW^pAj$B  
    ^zKP5nzL  
    z-m:l;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =\g K<Xh  
    m%U$37A 1  
    • FWHM-直径：0.5mm `=E4J2"  
    • 边缘宽度：50um JfzfxfM  
    • 效率：>95% %Mf3OtPiJW  
    • 信噪比（SNR）：>30dB V(M7d>N5G  
    • 杂散光：<5% <x1,4a~  
    yAQ)/u[|  
     $fwj8S7$  
    naM=oSB(  
    5.设计方案 b&!x.+d-z  
    dG)}H _  
    )JOo|pr-K  
    • 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）。 KSO%89R'  
    • 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）。 3+8{Y  
    {cmV{ 4Yx  
    bdj')%@n  
     ' pfkbmJ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }@vf=jm>  
     / gP"X1.  
    U /jCM?~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 u(~(+1W  
    • 用户必须输入所需的信息 F@1Eg  
    - 入射场 !-tVt D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^t P|8k  
    - 系统参数 9G)fJr  
    - 制造条件 QLb!e"C  
    BP=<TRp .  
     G!U `8R  
    bf/z T0  
    7.设计过程 te+r.(p  
    m'U>=<!D  
    K%YR; )5A  
    uXVs<im  
    }T"&4Rvs2R  
    B1va]=([)W  
    k#x"'yZ  
    设计和优化过程由两步完成： RC^k#+  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^\w!D{Y7Q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 r^`~GG!,Q  
     y)T|1)  
    8.系统模拟 7w?N-Q$y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ( #rhD}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Iy@6cd,)S  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 sK7b4gmK  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3u4P [   
    k.wm{d]J  
     gZ6tb p,X  
    ZX0!BS  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^TAf+C^Ry  
    AX6l=jFZx  
    K*N8Vpz(  
    BoofJm  
    A:V/i:IZfR  
    感兴趣的优化函数 &J,&>CFc  
    • 效率满足（>95%） uwu`ms7z 2  
    • 信噪比不满足（<30db） p;)@R$*  
    • 杂散光不满足（>5% uOb}R   
     &W N R{  
    ~;I'.TW  
    ~Z5Wwp]a  
    }M &hcw<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 s:^Xtox /  
           |qtZb}"|  
    2 P9{?Y  
    A3Y}|7QA  
     @Wd1+Yky  
    >(a[b@[K  
    感兴趣的优化函数 tTPjCl  
    • 效率满足（>95%） g]U! ]  
    • 信噪比满足（<30db） goc"+ K  
    • 杂散光满足（<5%） +g% Ah  
    /}=cv>S5V  
    11.总结 S{zl <>+  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 JjQ9AJ?-V  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H'x_}y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]9~6lx3/  
    • 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。 aV G4D f  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 LR y&/d  
     
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