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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 IFE C_F>  
     =:2V4H(F  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 9-@w(kMu  
    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。 @fY!@xSf  
    QVP $e`4  
    2．模拟任务 I?PKc'b  
    x88$#N>Q5  
    ucn aj|  
    DOE： lH6t  d  
    相位型衍射 (;n|>l?*  
    光束整形器 h8h4)>:  
    直径：2mmx2mm ]EK"AuEz`  
    形状：圆形 @#V{@@3$  
    相位级次：16     o1Xk\R{  
    *n*OVI8L  
    tQ)8HVKF  
    3.建模任务：入射光场 W$3p,VTMmB  
    +-oXW>`&  
    p;p G@Vg  
    高斯准直激光光束的光束参数 )O }x&@Q  
    ^GbyAYEp  
    • 波长：632.8nm $0 l i"+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm DB*IVg  
    $HH(8NoL  
    YF;8il{p  
     prwyP  
    4.建模任务：期望输出光场 Y3-P*  
    7Ua Ll  
    1|gEY;Ru  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: fEpY3od  
    T.{I~_  
    • FWHM-直径：0.5mm A$oYw(m#  
    • 边缘宽度：50um N\vc<Zpn  
    • 效率：>95% sz)3 z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB W<x2~HW(  
    • 杂散光：<5% Y, 0O&'>  
    { ~Cqb7  
     4Q]+tXes  
    3*; {C|]S  
    5.设计方案 n,0}K+}  
    @^P=jXi<  
    w,l1&=d  
    • 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）。 9M7{.XR,  
    • 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）。 gy>2=d  
    >#kzPYsp  
    !WY@)qlf  
     iWvgCm4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 YY.;J3C  
     ./6L&?*`~;  
    ;bZ)q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :H?p^d e  
    • 用户必须输入所需的信息 {o]OxqE@  
    - 入射场 a. gu  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） SKYS6b  
    - 系统参数 ypml22)kz  
    - 制造条件 ]];7ozS)X  
    U %KoG-#  
     Z|j8:Ohz  
    ? G3OAx?<  
    7.设计过程 )ei+ewVZ  
    pY:xxnE  
    EJ86k>]  
    3w0m:~KS6V  
    E2\)>YF{ P  
    #!5GGe{I  
    gz$=\=%>RL  
    设计和优化过程由两步完成： A5nu`e9&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =XYfzR  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Jw86P=  
     'Oq}BVR&  
    8.系统模拟 1r8]EaI  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ZkK +?:9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 HL_MuyE  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 a1Gy I  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Xe%n.DW m  
    R!,RZ?|v  
     1&m08dZm5  
    U2K>\/-~  
    9. 初始几何光学设计的结果 xxedezNko  
    L=VuEF  
    4[5Z>2w  
    ]r#tJ T`M  
    QALMF rWH  
    感兴趣的优化函数 s~TYzfA  
    • 效率满足（>95%） NcPzmW{#;g  
    • 信噪比不满足（<30db） V# Wd   
    • 杂散光不满足（>5% M,<%j  
     m@yaF: R  
    x-q er-  
    m6JIq}CMb  
    1ra}^H}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !Dun<\  
           0tl  
    TeG'cKz  
    B]kz3FF  
     T%ha2X=  
    t<$yxD/R  
    感兴趣的优化函数 7IFUsli]  
    • 效率满足（>95%） MEo+S  
    • 信噪比满足（<30db） wCkkfTO  
    • 杂散光满足（<5%） 3L#KHTM  
    ^%C.S :  
    11.总结 4}l,|7_&I  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _:TD{EO$  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 IoA"e@~t  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =n$,Vv4A  
    • 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。 *%g*Np_P  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 E|ZY2&J`4  
     
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