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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 1t.R+1[c  
     F'1k<V?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 z?)He)d  
    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。 #*^e,FF<  
    wZQ)jo7*g  
    2．模拟任务 )T9~8p.  
    M_Bu,<q^  
    )AI?x@  
    DOE： opXDm\  
    相位型衍射 "mR*7o$|  
    光束整形器 h(nj,X+  
    直径：2mmx2mm iUTU*El>  
    形状：圆形 ~T% Ui#Gc  
    相位级次：16     Bhe{L?}0  
    44~hw:   
    BX*69  
    3.建模任务：入射光场 #ra*f~G  
    okstY4f'  
    "Kq>#I'%W  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~cIl$b  
    UA0F):  
    • 波长：632.8nm $Zxt&a  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm z3W3=@  
    o5SQ1;`   
    ya.n'X14  
     d*2u}1Jo8  
    4.建模任务：期望输出光场 P_&p=${  
    LL.x11 o3  
    IB8gDP2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: RJhK$\  
    wx*1*KZ  
    • FWHM-直径：0.5mm t+O e)Ns  
    • 边缘宽度：50um 5]d{6Nc3P  
    • 效率：>95% -9d%+O~v6~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB a.q;_5\5`  
    • 杂散光：<5% VO_dA4C}z  
    :b@igZ<  
     {n&Uf{  
    /P:EWUf'  
    5.设计方案 :RiF3h(  
    F?BS717qS%  
    u%B&WwHG  
    • 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）。 <^c3}  
    • 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）。 E{% SR  
    g*J@[y;  
    id?E)Jy  
     KP{3iUqvO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 E7`qmn  
     Da_()e[9p  
    uokc :D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "%@v++4y  
    • 用户必须输入所需的信息 mp1ttGUtM  
    - 入射场 0%#\w*X8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Qnt5HSSt  
    - 系统参数 DpvrMI~I_  
    - 制造条件 )%F5t&lum  
    ! %Ny0JkO  
     A gWPa.'3  
    /iG7MC\`  
    7.设计过程 pO]8 dE0  
    R\O.e  
    :c=.D;,  
    y}"7e)|t%  
    x)oRSsv!Tr  
    wxdyF&U n  
    !OAvD#  
    设计和优化过程由两步完成： :m ZYS4L~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `q_<Im%I  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gKi{Y1  
     i=rH7k  
    8.系统模拟 [Y/:@t"2y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T1bd:mC}n  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g7n "  
    • 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。 eV2mMSY  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6R4<J% $P  
    v&;:^jJ8  
     eB]R3j{  
    e|lD:_1i  
    9. 初始几何光学设计的结果 tj5giQ3DG)  
    k;KdW P  
    ea9oakF  
    3WUH~l{UJ  
    |5MbAqjzC  
    感兴趣的优化函数 S v`qB'e2  
    • 效率满足（>95%） #/70!+J_UF  
    • 信噪比不满足（<30db） 1@qgF  
    • 杂散光不满足（>5% :Li/=>R^  
     xDjV `E]  
    Mvcfk$pA  
    ue{xnjw>U  
    Jp~zX lu  
    10. 后续IFTA优化后的结果 RE"^ )-  
           g0&\l}&%U  
    5kMWW*Xtf  
    ,D=fFpn  
     |FNCXlgZ  
    6v732;^  
    感兴趣的优化函数 r{K;|'d%h  
    • 效率满足（>95%） ^jSsa  
    • 信噪比满足（<30db） VaLs`q&3>  
    • 杂散光满足（<5%） Q8nId<\(  
    o\=n4;S  
    11.总结 8e2?tmWM  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 zT9JBMNE:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #&8rcu;/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {/8Q)2*>0  
    • 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。 QP(BZJC  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 MMQ;mw=^]  
     
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