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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 j39wA~ K  
     Z{R>  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 :pUtSs7p}  
    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。 Lr<cMK<  
    ww/Uzv  
    2．模拟任务 _Y!IEAU/#  
    *] (iS  
    he4(hX^  
    DOE： f5r0\7y0  
    相位型衍射 D]}G.v1  
    光束整形器 >V~E]P%@  
    直径：2mmx2mm [vgtc.V  
    形状：圆形 kP"9&R`E  
    相位级次：16     :%.D78&  
    7L??ae  
    c|%6e(g"L  
    3.建模任务：入射光场 m2o0y++TjW  
    hQ i2U  
    $?Wb}DU7_L  
    高斯准直激光光束的光束参数 l\mPHA23  
    nlYNN/@"  
    • 波长：632.8nm "fI6Cpc  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm vbNBLCwug  
    G?ZXWu.  
    w@b)g  
     q7!{?\T%  
    4.建模任务：期望输出光场 2?5>o!C  
    E3i4=!Y  
    w &(ag$p'  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _^;Z~/.  
    <N)oS-m>  
    • FWHM-直径：0.5mm T |p"0b A  
    • 边缘宽度：50um s>en  
    • 效率：>95% RpK@?[4s  
    • 信噪比（SNR）：>30dB G"6 !{4g  
    • 杂散光：<5% g{Rd=1SK]  
    hc1N ~$3!G  
     Rv=YFo[B  
    yr6V3],Tp  
    5.设计方案 <[phnU^ 8  
    @oNXZRg6  
    [ }:$yg  
    • 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）。 y(&Ac[foS}  
    • 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）。 phK/   
    >0gW4!7Y  
    F:VIzyMq<  
     #QPjk R|\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !W\+#ez  
     dI2 V>vk  
    !<oe=)Iz|  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 mR~&)QBP.  
    • 用户必须输入所需的信息 =-T]3!   
    - 入射场 R/_&m$ZB  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） omFz@  
    - 系统参数 @c#(.=  
    - 制造条件 B1gR5p0  
    [RL9>n8f  
     ,I9bNO,%JK  
    9$Y=orpWxr  
    7.设计过程  9!GM{  
    G5!^*jf  
    @d_M@\r=j  
    RNL9>7xV  
    "N;EL0=  
    K@2),(z  
    Q/?$x*\>  
    设计和优化过程由两步完成： t7pFW^&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 TrNF=x>  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 yVfC-Z   
     =AT."$r>  
    8.系统模拟 ni<(K 0~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <%^&2UMg  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 'R)Tn!6  
    • 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。 Om<a<q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f^e)O$N9]  
    y} '@R$  
     TvM~y\s  
    WAqINLdX  
    9. 初始几何光学设计的结果 m'U0'}Ld};  
    K}y f>'O  
    AX INThJ  
    cK@wsA^4  
    /1 dT+>  
    感兴趣的优化函数 xk5 ]^yDp  
    • 效率满足（>95%） h;Kx!5)y  
    • 信噪比不满足（<30db） }vuARZ>  
    • 杂散光不满足（>5% Y2TtY;  
     !Cs_F&l"j  
    X2_=agEP  
    y5r4&~04  
    l{9Y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \['Cj*ek  
           VTM/hJmwJ  
    +q4O D$}  
    aXVFc5C\  
     bcyzhK=  
    y-k.U%  
    感兴趣的优化函数 VVZ'i.*_3?  
    • 效率满足（>95%） GyIV Hby  
    • 信噪比满足（<30db） x2EUr,7  
    • 杂散光满足（<5%） %>yL1BeA4  
    EnR}IY&sI  
    11.总结 R-:2HRaA  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {ax:RUQxy  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z;i:](  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]]mJ']l  
    • 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。 :/#rZPPF  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'F<TSy|4kI  
     
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