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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 # :#M{1I  
     L}$z/jo  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pz 7H To;p  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 86%%n?"}  
    MTb,Kmw<(  
    2．模拟任务 >SoO4i8  
    D+sQPymI  
    :&qhJtGo  
    DOE： GAw(mH*  
    相位型衍射 @4drjT  
    光束整形器 edijfhn  
    直径：2mmx2mm Vr/Bu4V"  
    形状：圆形 ]tB@kBi "  
    相位级次：16     R_1qn  
    +@ MPQv  
    nO{ x^b <  
    3.建模任务：入射光场 {,?ss$L  
    /[ K_ &  
    j13DJ.xu  
    高斯准直激光光束的光束参数 eY,O@'"8`  
    $.rzc]s  
    • 波长：632.8nm M0L&~p_F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm E!J=8C.:  
    >2b`\Q*<  
    '\"G{jU@  
     ~y /!fnv  
    4.建模任务：期望输出光场 Bz /@c)  
    SV.z>p  
    n2f6 p<8A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: < Ek/8x  
    0[T,O,y  
    • FWHM-直径：0.5mm Kqg!,Sn|  
    • 边缘宽度：50um -*B`]  
    • 效率：>95% 9QwKakci  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ''H"^oS  
    • 杂散光：<5% $q_R?Eay  
    0uvzxmN  
     K j3?ve~  
    hyg8wI  
    5.设计方案 ,"\@fwy{  
    -!e7L>w  
    mr:CuqJ  
    • 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）。 IiJZ5'{  
    • 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）。 N&,]^>^u  
     ?K_ '@  
    SaOYu &>  
     r'GP$0rr9!  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Oy57$  
     @FO) 0  
    |7k_N|E  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ZcJ\ZbE|  
    • 用户必须输入所需的信息 k8AW6oO/i  
    - 入射场 PcT?<HU  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） n>>Qn&ym  
    - 系统参数 5=|hC3h  
    - 制造条件 )wvHGecp*  
    <h-vjz  
     c0&Rg#  
    Gh.[dF?  
    7.设计过程 Jg}K.1Hs  
    K%v1xZ  
    hrGM|_BE  
    wMqX)}>  
    ?L&'- e@  
    ,EGQ@:3/  
    y){ k3lm0  
    设计和优化过程由两步完成： mpPdG  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Od4E x;F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ia\eLzj  
     +LM#n#T  
    8.系统模拟 u! "t!2I  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 AP77a*@8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <Ln1pV~k  
    • 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。 |7yAX+  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 V=:'SL*3|  
    &wD;SMr<  
     v\m ]A1  
    3)\8%Ox  
    9. 初始几何光学设计的结果 t2,A@2DU 2  
    ):i&`}SY  
    d ,4]VE  
    oE#d,Z  
    ,AxdCT  
    感兴趣的优化函数 ]]Cb$$Td  
    • 效率满足（>95%） &f ^,la  
    • 信噪比不满足（<30db） #Q2Y&2`yGT  
    • 杂散光不满足（>5% H&:jcgV*P  
     su*'d:L  
    tmQH|'>>  
    :2 *g~6  
    9 FB19  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^J$2?!~  
           {phNds%  
    e" St_z(  
    Y;?{|  
     /Mvf8v  
    eEuvl`&  
    感兴趣的优化函数 .&DhN#EN0  
    • 效率满足（>95%） ,6-:VIHQ  
    • 信噪比满足（<30db） \O2Rhz  
    • 杂散光满足（<5%） *MKO I'  
    G"h'_7  
    11.总结 < jJ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 I}1NB3>^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f|\onHI)>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 &5yV xL:  
    • 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。 E=nIRG|g  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y*qVc E  
     
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