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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 M"B@M5KT  
      b)Tl*  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 5:$Xtq  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 +|9f%f6vp  
    )&Mq,@  
    2．模拟任务 >d97l&W  
    9l#gMFknI  
    g**5z'7  
    DOE： w [L&*  
    相位型衍射 %;tJQ%6-.S  
    光束整形器 ).Q[!lly   
    直径：2mmx2mm rEmwKZF'  
    形状：圆形 \TZ|S,FS  
    相位级次：16     dkpQ ZXi9%  
    G~(& 3  
    k1 RV'  
    3.建模任务：入射光场 2 ^oGwx @  
    cN5"i0xk  
    u3ST;  
    高斯准直激光光束的光束参数 94y9W#  
    \qB6TiB/  
    • 波长：632.8nm &*A:[b\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -zdmr"CA  
    +X[8wUm|^  
    WI{; #A  
     8RU.}PD  
    4.建模任务：期望输出光场 @i{]4rk lv  
     pr/'J!{^  
    g8'~e{= (  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 2 eHx"Ha  
    `H"vR: ~{  
    • FWHM-直径：0.5mm v1h.pbz`w  
    • 边缘宽度：50um 8+ hhdy*b  
    • 效率：>95% T6X}Ws"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h9jc,X u5X  
    • 杂散光：<5% 5aG5BA[N  
    03Ukw/D&  
     F<gMUDB  
    %mu>-hac  
    5.设计方案 >uHb ^  
    9(Jy0]E~  
    0#^Bf[Dn  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 C/)`<b(  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 =+\$e1Mb*  
    x;(g  
    3daC;;XO  
     kT2Wm/L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 X.eB ;w/}  
     v^TkDf(Oz  
    x 'mF&^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 a%*_2#  
    • 用户必须输入所需的信息 c 6q/X*  
    - 入射场 }uiPvO+&p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） P7UJ-2%Y+  
    - 系统参数 \%4|t,en  
    - 制造条件 d'OGVN  
    &`@lB (m  
     A%n?}  
    d- kZt@DL=  
    7.设计过程 t\%%d)d9  
    [T]Bfo  
    6]ZO'Nwo  
    m9!DOL1pl  
    aj v}JV&:  
    q:8\ e  
    bw5T2wYZ  
    设计和优化过程由两步完成： S<pk c8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mLaCkn  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %qi%$  
     $Elkhe]O %  
    8.系统模拟 gwq`_/d}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 URQ@=W7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 bRsc-Fz6  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 [4\aYB9N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 JhH`uA&  
    y!hi"!  
     Q1]Wo9j  
    `)2[ST  
    9. 初始几何光学设计的结果 8W$L:{ez  
    H:{?3gk.P3  
    l=NAq_?N\  
    !t% Q{`p  
    .R\p[rv&  
    感兴趣的优化函数 qy&\Xgn;GA  
    • 效率满足（>95%） QoWR@u6a  
    • 信噪比不满足（<30db） q0g1E Jar  
    • 杂散光不满足（>5% q<EEb  
     OEI3eizgH  
    -%i#j>  
    1lsLG+Rpxi  
    3C#RjA-2[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 r@Nl 2  
           & +]x;K  
    3(o7co-f  
    1OP" 5f  
     ^}hZ'<PK  
    {(!)P  
    感兴趣的优化函数 -$9~xX  
    • 效率满足（>95%） y{92Lym  
    • 信噪比满足（<30db） 5;(0 $4I  
    • 杂散光满足（<5%） nzWQQra|?  
    VfRs[ 3Q  
    11.总结 0mVuD\#=!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 g}YToOs  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 vbedk+dd?A  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {KsVK4\r  
    • 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。 )tvc/)&A}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 PU"S;4m  
     
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