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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 'zbvg0T  
     &=x4M]t9L  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 }h=PW'M{  
    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。 |lcp (u*u  
    B]H8^  
    2．模拟任务 m^0vux  
    #%2d;V  
    ,zdGY]$  
    DOE： }lDX3h  
    相位型衍射 ggL/7I(  
    光束整形器 .$H"j>  
    直径：2mmx2mm |g.CS$'#Nt  
    形状：圆形 4g"%?xN  
    相位级次：16     YrJUs]A  
    "V(P)_  
    .>eRX%  
    3.建模任务：入射光场 )A xD|A  
    p#{y9s4h  
    !6 L!%Oi  
    高斯准直激光光束的光束参数 1*yxSU@uY  
    ccrWk*tr  
    • 波长：632.8nm +]nIr'V  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :-5[0Mx=  
    *g,ls(r\[  
    @lF?+/=$  
     j<P;:  
    4.建模任务：期望输出光场 v\5O\ I ^  
    rD~/]y)t  
    x};~8lGT>t  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .whi0~i  
    GTM0Qvf?  
    • FWHM-直径：0.5mm DtFHh/X  
    • 边缘宽度：50um #|ts1lD#ah  
    • 效率：>95% aZ4?! JW.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ZX` \so,&,  
    • 杂散光：<5% KCW2 UyE]  
    $Yt|XT+!&  
     9e=}P L  
    ewU*5|*[  
    5.设计方案 DPjs? M<  
    XZ~kXE;B(  
    X'jyR:ut#  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 g ns}%\,  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 9gcW;  
    &U7v=a  
    I09 W=  
     Tj#S')s8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~c35Y9-5  
     ?!P0UTe~  
    J`U]Ux/L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xeSch?}  
    • 用户必须输入所需的信息 6X*vCylI  
    - 入射场 >) u;X  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） TvDSs])  
    - 系统参数 (|K+1R  
    - 制造条件 Qdq;C,}Ai.  
    xqzeBLU  
     M5ZH6X@5  
    5[jcw`  
    7.设计过程 7K\v=  
    GIM/T4!)  
    \{ @m  
    xrPZy*Y,  
    `FPQOa*%3  
    =U3S"W %  
    ZLT?G  
    设计和优化过程由两步完成： {P8d^=#q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y>y2,x+[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |O_ JUl  
     ,Q-,#C"  
    8.系统模拟 ]&%KU)i?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -lhIL}mGf  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 '#f<wf n  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 9 8|sWI3 B  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X[o+Y@bc  
    <R]m(  
     5v)^4( )  
    SA +d4P_T  
    9. 初始几何光学设计的结果 L;RE5YrH%6  
    ~#sD2b` 0  
    /aI@2]|~  
    \#HW.5  
    {$z54nvw$  
    感兴趣的优化函数 2R&\qZ<  
    • 效率满足（>95%） i!%bz  
    • 信噪比不满足（<30db） ~S/oW89  
    • 杂散光不满足（>5% ipwlP|UjQ5  
     /*qRbN  
    ,ErfTg&^  
    1,wcf,  
    [Arf!W-QG  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ab@ G^SLX  
           4/b.;$  
    \_`qon$9  
    61S;M8tNv  
     e'K~WNT  
    5skN'*oG  
    感兴趣的优化函数 /TpTR-\I0  
    • 效率满足（>95%） <gF]9%2E  
    • 信噪比满足（<30db） {$^'oRk  
    • 杂散光满足（<5%） Vgm'&YT  
    |8k1Bap`z  
    11.总结 uyWheR  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 PR@6=[|d  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 62sl6WWS3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 = -2~>B  
    • 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。 OIP]9lM$nC  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 3(WijtH  
     
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