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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 <f ZyAa3}  
     K18}W*$ d  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 BL0 {HV!  
    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。 6c}h(TkB  
    /NLui@|R  
    2．模拟任务 $mu^G t  
    <`.X$r*  
    nL5cK:  
    DOE： vx1c,8  
    相位型衍射 CNih6R  
    光束整形器 ?qP7Y nl  
    直径：2mmx2mm ZGBd%RWjG_  
    形状：圆形 O9G[j=U  
    相位级次：16     3DzMB?I  
    T/b6f;t-s  
    ap.K=-H  
    3.建模任务：入射光场 (jnQ -  
    I5`4Al  
    lNz7u:U3  
    高斯准直激光光束的光束参数 b+%f+zz*h  
    P Y_u/<u  
    • 波长：632.8nm RmI]1S_=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm uW=k K0E  
    *T- <|zQ  
    )Lk639r  
     ERUz3mjA/  
    4.建模任务：期望输出光场 c?tBi9'Y]  
    n&L+wqJ  
    lsJSYJG&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |ax3sAg  
    {Bk[rCl  
    • FWHM-直径：0.5mm S*==aftl(  
    • 边缘宽度：50um YpWPz %`:  
    • 效率：>95% iIvc43YV%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB O@tU.5*$5  
    • 杂散光：<5% aI%g2 q0f  
    <->{  
     `[z<4"Os   
    ot,jp|N>f~  
    5.设计方案 mi=Q{>rb  
    bk[U/9Z\  
    F5LuSy+v  
    • 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）。 viW!,QQ(S  
    • 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）。 <5-[{Q/2z  
    O_2pIbh  
    f~t:L, \,  
     Qk0R a_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 c#XXp"7k2  
     Hn7_FOC  
    ?L5zC+c!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 18)'c?^.  
    • 用户必须输入所需的信息 qaqBOHI6G  
    - 入射场 rDD:7*z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  j?A/#  
    - 系统参数 ED2a}Tt>Z  
    - 制造条件 3oBtP<yG.  
    g9m-TkNk  
     1[mXd  
    XQrF4l  
    7.设计过程 _- [''(E  
    2n,*Nd`  
    ^Xuvy{TkPH  
    q VjdOY:z  
    wa(8Hl|Y  
    r  [9x  
    &X`C%h  
    设计和优化过程由两步完成： $CxKuB(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 teOe#*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <m!h&_eg  
     A ;G;^s  
    8.系统模拟 QsGiclU  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Vmc5IPd{\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 TIx|L  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 )bA;?i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 &qLf@1AD  
    v:EB*3n5  
     )) Zf|86N  
    z(o,m3@v  
    9. 初始几何光学设计的结果 =Ee&da^MB  
    ' WMh8)  
    8a &:6Zuo  
    jL y  
    )r';lGh2#  
    感兴趣的优化函数 V GL aN%|  
    • 效率满足（>95%） `0rd26Qro  
    • 信噪比不满足（<30db） Jx_cf9{  
    • 杂散光不满足（>5% c4!^nk]  
     g(nPQOs$u  
    zuP B6W^  
    LU+3{O5y  
    <i<J^-W  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2:*w~|6>}5  
           Y4%:7mw~=  
    Pih tf4i  
    m9)p-1y@5  
     7t3X)Ah  
    []x#iOnC&  
    感兴趣的优化函数 '#! gh?  
    • 效率满足（>95%） +U:$(UV'A  
    • 信噪比满足（<30db） s|@6S8E  
    • 杂散光满足（<5%） )W|w C#  
    FK6[>(QO  
    11.总结 Us%T;gW  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _t:$XJ`bTk  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9K/HO!z  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zFfoqb#*g  
    • 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。 jnd[6v=C7-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 k[0-CB  
     
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