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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 "|'`'W  
     Hm* vKFhz  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 (A'q@-XQ  
    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 E|zY%  
    _~nex,;r  
    2．模拟任务 (YJ AT  
    r65NKiQD  
    _A|\.(t  
    DOE： `7%eA9*.m  
    相位型衍射 d95N$n   
    光束整形器 e-cb?.WU?  
    直径：2mmx2mm pInWKj[y1  
    形状：圆形 _*$B|%k   
    相位级次：16     .r|vz6tU?  
    ')<FLCFwT  
    JGDUCb~  
    3.建模任务：入射光场 6J-}&U  
    8Qz7uPq  
    /e sk  
    高斯准直激光光束的光束参数 U\8#Qvghf  
    ,ok J eZ  
    • 波长：632.8nm ZU.)K>'  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9T,QW k  
    TJ[jZuT:  
    Mto~ /  
     '+I 2$xE  
    4.建模任务：期望输出光场 3d'ikkXK  
    b#;N!VX  
    DYKV54\ue  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: wt.{Fqm  
    ;~:Ryl M  
    • FWHM-直径：0.5mm 4`-?r%$,:  
    • 边缘宽度：50um =@KYA(D  
    • 效率：>95% 3:8nwt  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Vc52s+7=8  
    • 杂散光：<5% KO]?>>5S6  
    iRwW>a3/  
     Rf(x^J{  
    ,o>pmaoLs  
    5.设计方案 DET!br'z5  
    'Tf#S@o  
    5-5(`OZ{'  
    • 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）。 UE,~_hp  
    • 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）。 )|h;J4V  
    BdoC6H  
    T3t~=b>&L  
     LB*#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V0'p1J tD  
     `^bvj]>l  
    SeZT4y*=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 c7l!G~yx'  
    • 用户必须输入所需的信息 K?Xo3W%K  
    - 入射场 p-yOiG8b}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） k`7.p,;}U  
    - 系统参数 p]V-<  
    - 制造条件 [5p7@6:$u  
    rxgVT4  
     /,!7jF:  
    qtwT#z;Y  
    7.设计过程 /romTK4  
    nA_ zP4  
    _czbUl  
    QK3j_'F=E  
    nhQ44qRgQ  
    61+pryW%g  
    Y0L5W;iM  
    设计和优化过程由两步完成： _5U%'\5s  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @1/}-.(n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 L=$?q/=-  
     y800(z  
    8.系统模拟 .i3lG( YG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <(bCz>o|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V^Mf4!A(y  
    • 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。 "x.6W!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y( V3P nH  
    yYG3/Z3u5  
     zh{@? k  
    uzVG q!'H  
    9. 初始几何光学设计的结果 |`k1zc)9  
     $||ns@F+  
    X#p o|,Q  
    Gdf1+mi  
    3I;xU(rv  
    感兴趣的优化函数 w]W`R.  
    • 效率满足（>95%） 38w.sceaT  
    • 信噪比不满足（<30db） 0279g   
    • 杂散光不满足（>5% (pT(&/\8  
     /jjW/ lr  
    xq Q~|  
     \8>  
    2|0Qk&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 }DDVGs[  
           R8=I)I-8  
    [xZ/ZWb/  
    B8cBQv  
     .# !'c  
    j[m_qohd7  
    感兴趣的优化函数 +7i7`'9pd  
    • 效率满足（>95%） "}'8`k+d  
    • 信噪比满足（<30db） J8GXI:y  
    • 杂散光满足（<5%） l50|` 6t  
    Xr@l+zr  
    11.总结 93E,  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 C@TN5?Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ,YP1$gj  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ba(arGZ+{  
    • 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。 .%x"t>]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 l)tTg+:  
     
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