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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 tyuk{* Me:  
     gf3U#L}P  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 mT6q}``vtG  
    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。 .vN%UNu  
    6!+X.+  
    2．模拟任务 [Iw>|q<e  
    |,;twj[?4  
    O:;OR'N9  
    DOE： eb!s'@  
    相位型衍射 ,$h(fM8GC  
    光束整形器 1Sg|3T8bGT  
    直径：2mmx2mm N )zPxQ  
    形状：圆形 ]eYd8s+  
    相位级次：16     )C>}"#J>  
    > 'aG /(  
    =Y &9 qt  
    3.建模任务：入射光场 x*me'?q  
    m!5HRjOO  
    9DOkQnnc  
    高斯准直激光光束的光束参数 &@YFje6Lcm  
    eQU-&-wt0  
    • 波长：632.8nm -,QKTxwo>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \ fK47oV  
    qGnPnQc  
    #%? FM>  
     (;0$i?3\  
    4.建模任务：期望输出光场 -ca7x`yo  
    1l/AKI(!  
    7 9Qc`3a  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Nfv="t9e  
    {ExII<=6  
    • FWHM-直径：0.5mm 0A#*4ap  
    • 边缘宽度：50um 7_9+=. +X5  
    • 效率：>95% {I0w`xe  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5vD3K! \u  
    • 杂散光：<5% o 'C~~Vg).  
    {y,nFxLq  
     +I|Rk&  
    #^|| ]g/N  
    5.设计方案 Mv.Ciyc  
    )|y#OZHR  
    CifA,[l34  
    • 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）。 z)4UMR#b&  
    • 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）。 {(rf/:X!p  
    [34zh="o  
    UT3bd,,  
     C,o:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /~40rXH2C  
     pw@`}cM=  
    [6AHaOhR'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8r,9OM  
    • 用户必须输入所需的信息 ,H>W:O  
    - 入射场 \UQ9MX _  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A-Mj|V  
    - 系统参数 D=$4/D:;  
    - 制造条件 ;0IvF#SJ(.  
    9%sFJ  
     ?-e7e %  
    ^6Yd}  
    7.设计过程 Pp ,Um(  
    :^ n*V6.4  
    & =G)NeT_  
    tKwn~T  
    rwy+~  
    Qh*)pt]n  
    (~h7rAEc  
    设计和优化过程由两步完成： dUIqDl  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !X-9Ms}(d  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ton1oq  
     4S tjj!ew  
    8.系统模拟 ^w.]Hd 2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 W!t{rI72  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6 jmrD  
    • 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。 z<!O!wX_aI  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 wh%xkXa[ur  
    rWA6X DM7  
     h\(B#SN  
    'xIyGDe  
    9. 初始几何光学设计的结果 zX98c  
    GWhE8EDT  
    "# !D|[h0  
    x>v-m*4Z4@  
    1B 5:s,Oyj  
    感兴趣的优化函数 !$_~x 8K1-  
    • 效率满足（>95%） vDsF-u1  
    • 信噪比不满足（<30db） k@yh+v5  
    • 杂散光不满足（>5% LT/mb2  
     )>V?+L5M  
    =J](.78  
    Hfh!l2P  
    xYPxg!  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :5J_5,?;`  
           eIH$"f;L  
    Fk{J@Y  
    sf$o(^P9\A  
     802H$P^ps  
    onwjn+"&  
    感兴趣的优化函数 (-,>qMQs  
    • 效率满足（>95%） b?8)7.{F{  
    • 信噪比满足（<30db） +y/55VLq  
    • 杂散光满足（<5%） z8E1m"  
    J? .F\`N)  
    11.总结 Ke!'gohv  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -\4zwIH  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -}P7$|O &  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (,B#t7ka  
    • 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。 !J3UqS  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2Q@Y^t   
     
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