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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 E8V,".!+E  
     Z&21gN  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 "0]i4d1l  
    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。 -Ol/r=/&  
    N}^\$sVu_  
    2．模拟任务 r<~1:/F|  
    ,ur_n7+LH  
    mk0rAN  
    DOE： G_X'd  
    相位型衍射 evn ]n  
    光束整形器 ,I)/ V>u  
    直径：2mmx2mm XLzHm&;  
    形状：圆形 0mCrA|A.  
    相位级次：16     tt`b+NOH>  
    Dpof~o,f  
    <)"Mi}Q[)p  
    3.建模任务：入射光场 Ao=.=0os  
    rt."P20T  
    QZd ,GY5{  
    高斯准直激光光束的光束参数 7 bpV=  
    P+o ZS  
    • 波长：632.8nm N.3M~0M*  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \E0Uj>9+[  
    EY&hWl*a^  
    ~xzRx$vU  
     d7l0;yR&+  
    4.建模任务：期望输出光场 x==%BBnO%  
    nKV1F0-  
    !v94FkS>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Q;`#ujxL  
    4GaF:/  
    • FWHM-直径：0.5mm /(XtNtO*  
    • 边缘宽度：50um ^ b}_[B  
    • 效率：>95% ;JDxl-~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]JtK)9  
    • 杂散光：<5% -4"E]f  
    A-4\;[P\  
     Joe k4t&0<  
    &s\w: 9In  
    5.设计方案 #uFP eu:  
    Uln[UK  
    H}X3nl\]  
    • 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）。 j@Z4(X L  
    • 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）。 @R>J\>  
    \u2p]K>  
    V[A uw3)  
     %?R}sUo  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 mmEr2\L  
     vMDV%E S1t  
    vJ }^ p }  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 X8p-VCkV  
    • 用户必须输入所需的信息 Xb3z<r   
    - 入射场 V% psaT=)P  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jj.iW@m  
    - 系统参数 d\D.l^  
    - 制造条件 ZB<goEg  
    t-i;  
     27G6C`}  
    wjQu3 ,Cj  
    7.设计过程 WFULQQ*  
    Mb uD8B  
    Z6A*9m  
    8"Hy'JA$O  
    %fo+Y+t  
    U"af3c^2  
    +A3@{ 2  
    设计和优化过程由两步完成： K1]H~'  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 OT&J OTk\  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 pQ!NhzQ  
     xP "7B9B  
    8.系统模拟 8|OsVIe%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^[uA^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yk,o*g  
    • 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。 U;Y{=07a@  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 I!|_C~I`2  
    S{zi8Oc6  
     n0:'h}^  
    ND WpV  
    9. 初始几何光学设计的结果 }v"X.fa^  
    /Z94<}C6b  
    NVAt-u0LB  
    JUt 7  
    Cq(dj^/~m  
    感兴趣的优化函数 cLEBcTx  
    • 效率满足（>95%） L Me{5H  
    • 信噪比不满足（<30db） #qtAFIm'  
    • 杂散光不满足（>5% q~48lxDU  
     -1 ;BwlL  
    ^y]CHr  
    z:{'IY  
    P4-`<i]!S  
    10. 后续IFTA优化后的结果 }K!}6?17T  
           %O#)=M~  
    ]Nz~4ebB  
    M,7A|?O  
     J=JYf_=4bc  
    zxTcjC)y  
    感兴趣的优化函数 BqC!78Y/e  
    • 效率满足（>95%） Y?a*-"  
    • 信噪比满足（<30db） ,]+P#eXgE  
    • 杂散光满足（<5%） nlOM4fJ(  
    BT.;l I  
    11.总结 S='AA_jnw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 L0H;y6&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =UE/GTbl  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;}"_hLX  
    • 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。 SSEK9UX  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 @KfFt R-;  
     
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