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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 ^B[%|{cO  
     'BY{]{SL  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 M>H4bU(  
    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。 Sn 3@+9J  
    "Uy==~  
    2．模拟任务 }1<_  
    H"hL+F^  
    &w@~@]  
    DOE： f( (p\ &y  
    相位型衍射 S}zh0`+d'Z  
    光束整形器 (ATvH_Z  
    直径：2mmx2mm 99Jk<x k  
    形状：圆形 uMW5F-~-+  
    相位级次：16     2w>l nJ-  
    " jefB6k9h  
    xi5/Wc6  
    3.建模任务：入射光场 1QHCX*_  
    > "G H Li  
    \@]/ks=K  
    高斯准直激光光束的光束参数  q0Rd^c  
    .eQIU$Kw!O  
    • 波长：632.8nm yl63VX8w}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm CRsgR)  
    - zaqL\  
    2I!STP{!l  
     0:K4,  
    4.建模任务：期望输出光场 { bjK(|  
    NXhQdf  
    )*&I|L<1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "52nT  
    _H#l&bL@C  
    • FWHM-直径：0.5mm -!]Ie4"  
    • 边缘宽度：50um DwTqj=l  
    • 效率：>95% pPztUz/.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB FS.z lk\D=  
    • 杂散光：<5% I W_:nm6  
    RfPRCIo  
     QInow2/u  
    ~i)O^CKq  
    5.设计方案 @d5G\1(%  
    7Gb(&'n  
    Ydv\a6  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 =6#tJgg8  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ;9cBlthh  
    Y~=]RCg  
    mPHn &4  
     t >89( k  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Up|\&2_  
     ,}&E=5MF\  
     o^59kQT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "Fv6u]Rv  
    • 用户必须输入所需的信息 kqYvd]ss  
    - 入射场 <,~ =o  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [ e4)"A"  
    - 系统参数 G>hmVd  
    - 制造条件 5BKmp-m  
    [,_M@g3  
     }K=T B}yY  
    /Cd`h ;#@  
    7.设计过程 K7&A^$`  
    *!De(lhEc  
    /*GRE#7S  
    H~~I6D{8  
    rN|c0N  
    EXz5Rue LV  
    tK&.0)*=  
    设计和优化过程由两步完成： v |/IN  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 fTi,S)F'  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !M~p __  
     YWA:741  
    8.系统模拟 sV7dgvVd  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OwGl&  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nLq7J:  
    • 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。 C]UBu-]#S  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 NF=FbvNe  
    eafy5vN[zX  
     !x.^ya  
    pt8X.f,iA  
    9. 初始几何光学设计的结果 _C?<re3*  
    8|[\Tp:;  
    :V2j'R,  
    x_Ki5~w5  
    3OHP-oa.  
    感兴趣的优化函数 x+5Q}ux'G  
    • 效率满足（>95%） *qg9~/  
    • 信噪比不满足（<30db） RVfRGc^lK  
    • 杂散光不满足（>5% z]>aWH}$  
     3Z'{#<1>^;  
     >p!d(J?  
    HSx~Fs^J  
    my")/e  
    10. 后续IFTA优化后的结果 s<qSelj  
           CGg:e:4  
    =!xeki]|9  
    <9bQAyL9  
     xtjTU;T  
    :5?ti  
    感兴趣的优化函数 > c7/E  
    • 效率满足（>95%） t; n6Q0  
    • 信噪比满足（<30db） # RJy  
    • 杂散光满足（<5%） l3}n.ODA  
    i`r,B`V`08  
    11.总结 "}K/ b  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 tH:ea$A  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 MCQ>BP  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ^Gv<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。 c i7;v9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *6*#"#D  
     
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