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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 4gNF;  
     ;_^ "}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 bof{R{3q  
    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。 L,F )l2  
    "w\Iz]  
    2．模拟任务 zFtwAa=r  
    [-bT_X  
    )n[ oP%  
    DOE： $ZPiM  
    相位型衍射 Bi +a)_K  
    光束整形器 sDH|k@K  
    直径：2mmx2mm Z`l97$\  
    形状：圆形 "16-K%}  
    相位级次：16     L|3wG Y9E  
    8'2lc  
    3ppY@_1  
    3.建模任务：入射光场 O_p:`h:;M  
    `aS9 o]t  
    \c! LC4pE  
    高斯准直激光光束的光束参数 3}H"(5dL}z  
    j;O{Hvvz  
    • 波长：632.8nm $UZ4,S?V  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm I!)gXtJA"  
    l_!.yV{  
    "}bk *2  
     :95wHmk  
    4.建模任务：期望输出光场 CMIjc(m  
    \Mv8pU  
    )y7SkH|  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 'U)|m  
    {V!Jj6n  
    • FWHM-直径：0.5mm eXaa'bTx  
    • 边缘宽度：50um / 4K*iq  
    • 效率：>95% #lax0IYY=  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A}#@(ma7  
    • 杂散光：<5% <[^nD>t_  
    X,/@#pSOz  
     62}bs/%  
    (WK $ )f  
    5.设计方案 $a6&OH/  
    HRx%m1H  
    -K`0`n}  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 -;z&">  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 XHO}(!l\  
    o_gpBaWD  
     ]D7z&h  
     i&^?p|eKa  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 R0fZ9_d7}  
     i4.s_@2Y  
    ??rx\*,C</  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 j>M 'nQ,;d  
    • 用户必须输入所需的信息 *g5df[  
    - 入射场 twx8TQ9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "w`f>]YLA  
    - 系统参数 &L-y1'i=j  
    - 制造条件 \PzC:H  
    Z{/C4" F  
     dCcV$BX,K  
    ~Gc+naE>  
    7.设计过程 bK%go  
    n(a7%Hx2  
    CS cM;U=  
    :*1Gs,  
    C%v@ u$N  
    )^)VyI`O  
    1uv"5`%s  
    设计和优化过程由两步完成： d {moU\W  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,u( g#T  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 C^r3r6  
     bE^Z;q19  
    8.系统模拟 E]_lYYkA  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 lw? f2_fi  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 i,ku91T  
    • 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。 3OFv_<6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 E[LXZh  
    2Z,;#t  
     AY0o0\6cw  
    \XMl8G  
    9. 初始几何光学设计的结果 YFLWkdqAY  
    U%_a@&<  
    1_/\{quE  
    e\.|d<N?  
    kOR%<#:J  
    感兴趣的优化函数 ms ;RJT2O'  
    • 效率满足（>95%） Q%QpG)E  
    • 信噪比不满足（<30db） )TyL3Z\>(  
    • 杂散光不满足（>5% lyZof_/*  
     `X^ 4~6/q  
    F f& VBm  
    +zs;>'Sf  
    ;pb~Zk/[,w  
    10. 后续IFTA优化后的结果 d2.eDEOsC  
           5jy>)WqK  
    GFlsI-*`  
    fXIeCn  
     IQScsqM  
    IwFg1\>  
    感兴趣的优化函数 s&y  
    • 效率满足（>95%） m98k /w_  
    • 信噪比满足（<30db） 1 EC0wX  
    • 杂散光满足（<5%） &.7\{q\(  
    $z@e19gT  
    11.总结 )OH!<jW  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  G!O D7:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q97Dn[>3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kf-ZE$S4  
    • 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。 Z1\_[GA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 |EU}&k2  
     
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