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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 r4QxoaM  
     VH(S=G5Yb  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 w7FW^6Zl  
    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。 `X`2:@gQ  
    baP^<w^  
    2．模拟任务 ]6{*^4kX  
    Y;e,Gq`  
    &3$z4df  
    DOE： KGWyJ  
    相位型衍射 FI<q@HF  
    光束整形器  wAz&"rS  
    直径：2mmx2mm Oer^Rk  
    形状：圆形 RtCkVxaEx  
    相位级次：16     >TP7 }u|  
    Ma\Gb+>  
    7yx$N n`(  
    3.建模任务：入射光场 }Y*VAnY6;  
    i-'9AYyw  
    #~=hn8  
    高斯准直激光光束的光束参数 DZv=\<$,LF  
    #fL8Kq  
    • 波长：632.8nm MUA%^)#u4Q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm "d$m@c  
    zt<WXw(  
    %<\6TZr  
     +]|Z%;im  
    4.建模任务：期望输出光场 vi|R(&  
    r)1'ePI"  
    %uoQ9lD'  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0k'e:AjP  
    oh KCdT~  
    • FWHM-直径：0.5mm cI=r+ OGk*  
    • 边缘宽度：50um N,f4*PQ  
    • 效率：>95% aj"M>zd*}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB RiTa \  
    • 杂散光：<5% =Me5ft w  
    J8"[6vId~  
     K3' niGT  
    k $f Gom  
    5.设计方案 Q3 eM2i8Y  
    ` iJhG^w9M  
    t2V0lyeL  
    • 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）。 5hbJOo0BZ  
    • 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）。 3 AHY|  
    je6CDFqw  
    +MB!B9M@  
     5|I[>Su  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 v|ck>_" .  
     Wfz\ `y  
    7]BW[~77  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {\z({Wlb]  
    • 用户必须输入所需的信息 V=X:=  
    - 入射场 TP}h~8 /;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _6k*'aT~FK  
    - 系统参数 if)Y9:{r^  
    - 制造条件 2o9$4{}rG  
    g!`3{ /4  
     c=;:R0_'t  
    6SC,;p=  
    7.设计过程 yg2uC(2  
    (Si=m;g  
    M@(^AK{mU  
    Pe_!?:vF  
    ooj~&fu  
    mC z,2K|^~  
    9~0^PzTA  
    设计和优化过程由两步完成： `Rd m-[&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 jS!`2li?{  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 G|m1.=DJm  
     YxGcFjJ  
    8.系统模拟 /oL;YIoQX  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ur\qOX|{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7 JDN{!jT  
    • 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。 Dl&GJ`&:p  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]{ d[  
    G\;}w  
     S\wW)Pv8  
    3pXLSdxB  
    9. 初始几何光学设计的结果 $2MAZGJV  
    o3Vn<Z$/Cl  
    XYH|;P6K  
    zD)pF1,7:8  
    ,WQ^tI=O  
    感兴趣的优化函数 / EMJSr  
    • 效率满足（>95%） W><dYy=z5  
    • 信噪比不满足（<30db） `T2<<<  
    • 杂散光不满足（>5%  Q2p)7G  
     D%7kBfCb  
    }K(o9$V ^!  
    i1oKrRv  
    Ao7`G':  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m9md|yS  
           +<.\5+  
    q+a.G2S  
    ; U`X 6d  
     .5Q:Xp  
    ]feyJLF  
    感兴趣的优化函数 t=R6mjb  
    • 效率满足（>95%） ^# A.@  
    • 信噪比满足（<30db） nPkZHIxuD  
    • 杂散光满足（<5%） 33~qgK1>  
    7@PIM5h  
    11.总结 t/Z:)4Z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 S='syq>Aok  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L7mz#CMWf  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 nMoWOP'  
    • 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。 \;]kYO}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `!G7k  
     
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