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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 b:d.Lf{y7  
     _"e( ^yiK  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 K0!#l Br  
    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。 cngPc]?N  
    Vh-h{  
    2．模拟任务 #S74C*'8  
    -`<N,  
    V\lF:3C  
    DOE： gYIYA"xN`  
    相位型衍射 !~DkA7i55  
    光束整形器 g<jK^\e W  
    直径：2mmx2mm K1:)J.ca_  
    形状：圆形 '$nGtB5  
    相位级次：16     nQ*oOxe|X  
    K?<Odw'k  
    9Yne=R/]  
    3.建模任务：入射光场 7.'j~hJL  
    \}&w/.T  
    BHBR_7  
    高斯准直激光光束的光束参数 o~N-x*   
    F>{uB!!L4  
    • 波长：632.8nm |&*rSp2iH  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #Yb9w3N  
    ~x#-#nuh"  
    yq^$H^_O p  
     {.'g!{SHp  
    4.建模任务：期望输出光场 c^UM(bW  
    xg!\C@$  
    3gXUfv2ID  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: E)SOcM)  
    6m<9^NT  
    • FWHM-直径：0.5mm KUV{]?'  
    • 边缘宽度：50um <1K: G/!  
    • 效率：>95% ( {62GWnn_  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `l@t3/  
    • 杂散光：<5% Eu_0n6J  
    jh!IOtf  
     z@LP9+?dE  
    1Ee>pbd  
    5.设计方案 {_D'\i(Y_  
    |-?b)yuAz  
    _$x *CP0(  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Yhdt8[ 2  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 sMo%Ayes  
    RLr-xg$K-t  
    r!=VV!XZ  
     _dY}86{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zXO.NSC[  
     ^E8Hv  
    Fsdn2{g8U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 S!c@6&XJm?  
    • 用户必须输入所需的信息 dv>zK#!  
    - 入射场 g7ROA8xu  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :\cJ vm  
    - 系统参数 \%*y+I0>  
    - 制造条件 .5zJ bZ9  
    CF4y$aC#  
     b?^<';,5  
    4 df1)<}U-  
    7.设计过程 8BdeqgU/_  
    }gt~{9?c  
    AY]nc# zz  
    -4a&R=%p  
     iSax-Mc  
    ot6 P q}  
    vDL/PXNC  
    设计和优化过程由两步完成： 247>+:7z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (\_d'Js(;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 qdZYaS ~  
      EZFWxR/  
    8.系统模拟 1Sr}2@>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 n*uZ=M_/Q  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 l\GNd6)H  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 we? #)9Q<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1+#8} z:  
    W>49,A,q  
     Fx\Re]~n  
    #v<+G=r*O  
    9. 初始几何光学设计的结果 *l} 0x@  
    2y,wN"qH*  
    Hs`  '](  
    ^u74WN  
    bvKi0-  
    感兴趣的优化函数 iE5^Xik ,  
    • 效率满足（>95%） Ks-><-2+N  
    • 信噪比不满足（<30db） D.} b<kDD  
    • 杂散光不满足（>5% _XtY/7n  
     HB^azHr  
    u,q#-d0g;  
    T@XiG:b7  
    V _,*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 cR} =3|t  
           PGDlSB^O  
    .BvV[`P  
    h:wD &Fh8  
     3WHH3co[  
    y.2 SHn0  
    感兴趣的优化函数 8Sa<I .l  
    • 效率满足（>95%） (@9-"W  
    • 信噪比满足（<30db） Z$@Nzza-  
    • 杂散光满足（<5%） x$*OglaS  
    aDESO5  
    11.总结 !k) ?H* ^@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1+Oo Qs  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 gB#t"s)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 i|e-N?l  
    • 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。 k,J?L-F  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 c"r( l~fc  
     
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