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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 h @!p:]  
     H.@$#D  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ehr-o7](  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 >8>!wi9U  
    Cp6S2v I  
    2．模拟任务 VAz4@r7hkq  
    |Ev|A9J!  
    q[,p#uJ]  
    DOE： '|[V}K5m/f  
    相位型衍射 , ~O>8VbF  
    光束整形器 ;7QXs39S  
    直径：2mmx2mm ZH_$Q$9  
    形状：圆形 ,,gMUpL7_8  
    相位级次：16     G?1GkR  
    L7-BuW}&  
    W2 -%/  
    3.建模任务：入射光场 oAQQ OtpZN  
    P1Hab2%+  
    c$Kc,`2m7  
    高斯准直激光光束的光束参数 4]h/t&ppq  
    ,Vhve'=*2  
    • 波长：632.8nm  $3^M-w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm <+oh\y16  
    x#D%3v"l_*  
     GfE>?mG  
     0Z1ksfLU  
    4.建模任务：期望输出光场 !C#oZU]P  
    1;ttwF>G7  
    mgAjD.  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +'<P W+U$  
    #'_#t/u  
    • FWHM-直径：0.5mm @N4_){s*  
    • 边缘宽度：50um {aY) Qv}  
    • 效率：>95% gyw=1q+  
    • 信噪比（SNR）：>30dB y2jv84 M  
    • 杂散光：<5% >GGM76vB=,  
    A@}5'LzL  
     )@NFV*@I  
    WNGX`V,d  
    5.设计方案 EZ)b E9  
    r&]XNq'P9  
    D&%8JL  
    • 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）。 9zwD%3Ufn  
    • 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）。 NfV|c~?d  
    J3eud}w  
    I%YwG3uR  
     .q9Sg8G  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 oy^-?+   
     |]?f6^ |4  
    lL)f-8DX  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z &EDW 5I  
    • 用户必须输入所需的信息 (U:-z=E#1  
    - 入射场 /mkT7,]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） q<&1,^ A  
    - 系统参数 OcT Wq  
    - 制造条件 ?^Rp" H   
    a !VWWUTm?  
     QLY;@-jF$  
    ^ Ps!  
    7.设计过程 ;ElCWs->\  
    Cn~VJ,l g  
     LCor T-  
    cMY}Y [2c  
    n _K1%  
    X30tO>  
    Fv^zSoi2  
    设计和优化过程由两步完成： `K{}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dn 6]qW5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^*ZaqMA  
     'nTlCYT  
    8.系统模拟 1#d2 +J*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 KuJ)alD;1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *K/K97  
    • 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。 OJ&'Z}LB  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <2pp6je\0s  
    IC cr  
     Kv@P Uzu  
    w%])  
    9. 初始几何光学设计的结果 <XLae'R  
    >Scyc-n  
    ;Nn(  
    &|Gg46P7  
    UR'[?  
    感兴趣的优化函数 q;e b  
    • 效率满足（>95%） b}qfOgd5  
    • 信噪比不满足（<30db） &#PPXwmR  
    • 杂散光不满足（>5% *u+DAg'&  
     |S8$NI2  
    }097[-g7  
    fpf]qQ W~7  
    g{N}]_%Uh  
    10. 后续IFTA优化后的结果 BM!ZdoKrKt  
           Mq0MtC6-  
    S`s]zdUTP  
    9y!0WZE{e  
     yJ?=##  
    01mu6)  
    感兴趣的优化函数 7!J-/#!  
    • 效率满足（>95%） +R*DE5dz  
    • 信噪比满足（<30db） \TP$2i%W  
    • 杂散光满足（<5%） gv67+Mf  
    9nAP%MA`  
    11.总结 38w^=" -T  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 N@|<3R!N*e  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 tX^6R  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =;Q/bD->  
    • 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。 og";mC  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y.Z_\@  
     
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