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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 _ZMAlC*$G  
     bfV&z+Rv-5  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ?:woUTyCv  
    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。 @yImR+^.7  
    `W=3_  
    2．模拟任务 #];b+ T  
    od=x?uBVd  
    BG&XCn5g|  
    DOE：  WPu-P  
    相位型衍射 9'" F7>d  
    光束整形器 #Ch*a.tI@  
    直径：2mmx2mm |^09ny|  
    形状：圆形 -xVp}RLT  
    相位级次：16     K HO@"+  
    C0`Bi:Ze  
     Q4R*yRk  
    3.建模任务：入射光场 ;07>ZH%  
    % S vfY{  
    iZ( U]  
    高斯准直激光光束的光束参数 -s6k't  
    7{ JIHY+  
    • 波长：632.8nm o)]mJb~XG-  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `m")v0n3  
    ]I^b&N  
    ^!v{ >3  
     }mdk+IEt  
    4.建模任务：期望输出光场 '_~qAx@F#c  
    $p;<1+!  
    G4;5$YGG  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Rt+ak}  
    -_?U/k(Hi  
    • FWHM-直径：0.5mm jY1^I26E  
    • 边缘宽度：50um H_n Ilku  
    • 效率：>95% Cm"7f !(#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB )q|a Sd  
    • 杂散光：<5% "p@EY|Zv%I  
    q).[" fSV  
     /?Y]wY  
    <zWMTVaC  
    5.设计方案 2L(\-]%f  
    3YO %$  
    /$'|`jKsB  
    • 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）。 mMOjV_  
    • 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）。 dJ(<zz+;b  
    MLT ^7'y  
    dMw}4c3E  
      MU>6s`6O  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 +l27y0>t  
     $n= w  
    zI.%b7wq  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 H3 >49;`  
    • 用户必须输入所需的信息  NIh?2w"\  
    - 入射场 }bZb8hiG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） s+<`iH9Hm  
    - 系统参数 "&%Lhyt  
    - 制造条件 wTe 9OFv  
    ty\F~]Oo  
     *!r"+?0gN  
    #ZyY(S1.  
    7.设计过程 $W;f9k@C!  
    5V*R  Dh  
    q|ZzGEj:OV  
    ( yK@(euG  
    ) #l&BV5  
    tjg?zlj  
    M(U<H;Csk  
    设计和优化过程由两步完成： @j<Q2z^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 cd._q2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Y(&rlL(sPK  
     gvFs$X*^:  
    8.系统模拟 ]4onY >  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -2B3 xIZJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S| |OSxZ  
    • 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。 0.kC|  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Vji:,k=3\  
    aQ*?L l  
     |,Kk#`lW<f  
    ^{Fo,7  
    9. 初始几何光学设计的结果 Aa+<4 R  
    7g>|e  
    l T#WM]  
    i`}!<{k  
    7/zaf  
    感兴趣的优化函数 (L*<CV  
    • 效率满足（>95%） #.{ddY{  
    • 信噪比不满足（<30db） }R!t/ 8K  
    • 杂散光不满足（>5% ;(@' +"  
     H=*lj.x  
    $It3}?>C'  
    HX{K5+  
    F~sUfqiJ'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?sv[vR(  
           q 7-ZPX  
    ;}H*|"z;!  
    VG_xNM  
     8ZCR9%  
    RiZ)#0  
    感兴趣的优化函数 z.Vf,<H  
    • 效率满足（>95%） I7HGV(  
    • 信噪比满足（<30db） EXsVZg"#  
    • 杂散光满足（<5%） 2cjbb kq  
    twhT6wz"  
    11.总结 @JPz|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 D*/fY=gK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 I9e3-2THfj  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 i&q_h>ZT 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。 G- |  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +4+c zfz  
     
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