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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 ^>l <)$s  
     3Sfd|0^  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 %RV81H9B  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 ; H ;h[  
    f9u=h}  
    2．模拟任务 doL-G?8B  
    r!Dk_| Cd  
    gf8o~vKX$G  
    DOE： D^ @@ P  
    相位型衍射 \bdKLcKI,  
    光束整形器 b69nj  
    直径：2mmx2mm p($vM^_<"  
    形状：圆形 rlKR <4H  
    相位级次：16     TbD  
    9Q,>I6`l  
    O`y3H lc  
    3.建模任务：入射光场 =|i_T%a  
    k)I4m.0a5  
    e}?Q&Lci  
    高斯准直激光光束的光束参数 |-V:#1wR.]  
    (5!'42  
    • 波长：632.8nm Am*IC?@tq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm jaEe$2F2  
    +w]#26`d  
    tR>zBh_b  
     ( /I6Wa  
    4.建模任务：期望输出光场 *w@ 1@6?j  
    Im~DK  
    GrG'G(NQ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i5TGK#3o  
    c~(61Sn]  
    • FWHM-直径：0.5mm w|&lRo@1  
    • 边缘宽度：50um KR$Fd  
    • 效率：>95% gPCf+>X{  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r&8aB85  
    • 杂散光：<5% `$> Y  
    tsg`c;{  
     l[i4\ CT  
    0~U%csPHt  
    5.设计方案 W2X`%Tx0  
    'zm5wqrkAd  
    :^kAFLU  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 7vZO;FGtG  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Dazm8_x  
    ;w. la  
    v Z]j%c@  
     f%EHzm/V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %@C8EFl%3  
     @Pcgm"H<  
    .Qrpz^wdt  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]|!|3lQ  
    • 用户必须输入所需的信息 TXi|  
    - 入射场 -& (iU#W  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %/I:r7UR{  
    - 系统参数 i FZGfar?  
    - 制造条件 H Y5R  
    iHNQxLkk{:  
     &V*MNi,4Z  
    FUL3@Gb$UV  
    7.设计过程 %mss{p!d6  
    R*bx&..<  
    |*t2IVwX  
    H 0+-$s;f  
    yQ/O[(  
    VLm\PS   
    wb62($  
    设计和优化过程由两步完成： #$W5)6ch  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7u;N/@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GAY?F  
     UY9*)pEE  
    8.系统模拟 ;MGm,F,o  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~OX\R"aZBW  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a%c <3'  
    • 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。 % WDTnEm  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _}[WX[Le{  
    M <JX  
     (km $qX  
    ^J>m4`  
    9. 初始几何光学设计的结果 _k]R6V:  
    bxYSZCo*  
    2fky z  
    KC}G_"f.$  
    ngZq]8 =o  
    感兴趣的优化函数 AQ$)JPs  
    • 效率满足（>95%） +i}H $.  
    • 信噪比不满足（<30db） M 0}r)@  
    • 杂散光不满足（>5% SM)"vr_  
     qery|0W  
    k(RKAFjY  
    >[wxZ5))  
    k'%yvlv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 [nHN@ p|  
           yg8= G vO  
    u\ 7Y_`8  
    1v:Ql\^cT  
     TI8\qIW  
    .Bkfe{^  
    感兴趣的优化函数 ZFMO;'m&  
    • 效率满足（>95%） j7E;\AZ^  
    • 信噪比满足（<30db） 1d+Kn Jy  
    • 杂散光满足（<5%） C+t3a@&|  
    Y.I~.66s  
    11.总结 ;B |  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8Ys)qx>7'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~m<K5K6 V  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =U~53Tg  
    • 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。 *PlKl_nP6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 r{?qvl!q  
     
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