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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 Tw` dLK?  
     lAC "7 Z?F  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 E U RKzJk  
    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。 $;=?[Cn  
    "ixea- 2  
    2．模拟任务 Zn)o@'{}{  
    Ujvm|ml  
    LqJV  
    DOE： j%]sym  
    相位型衍射 D[6sy`5l  
    光束整形器 wnXU=  
    直径：2mmx2mm O6b+eS  
    形状：圆形 Y@MxKKuj  
    相位级次：16     })(robBkA  
    OuWRLcJ!  
    c`lL&*]  
    3.建模任务：入射光场 }>621L3 -  
    g@/}SJh/>  
    PGYx] r  
    高斯准直激光光束的光束参数 ph!h8@e  
    ta x:9j|~  
    • 波长：632.8nm 'T7 3V  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm <W7WlT  
    B^R44j]3"  
    MMD=4;X  
     [Ran/D\.  
    4.建模任务：期望输出光场 i$6a0'@U  
    7z/O#Fbs  
    y )<+?@sP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^x^(Rk}|  
    _;S~nn  
    • FWHM-直径：0.5mm fN<Y3^i"  
    • 边缘宽度：50um )_o^d>$da  
    • 效率：>95% e?O$`lf  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Q:y'G9b  
    • 杂散光：<5%  ]EQ*!  
    >/%XP_q%`e  
     v|]"uPxH?  
    U^)`_\/;?  
    5.设计方案 \ZE=WvnhZ  
    [[';Hi^  
    UYW'pV  
    • 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,LosAd  
    • 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）。 "K+EZ%~<  
    `@0AGSzUv  
    MTNC{:Q  
     #@1(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (#z6w#CU(  
     [io|qLr}\  
    ;$4&Qp:#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 a=9QwEZ  
    • 用户必须输入所需的信息 %S$$*|_G  
    - 入射场  AKk&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Wfc~"GQq4  
    - 系统参数 ?FR-a Xx  
    - 制造条件 2vsV :LS.  
    ;, \!&o6  
     42}8es.aa  
    J ^<uo (  
    7.设计过程 HGd.meQ  
    cJTwgm?  
    b8vZ^8tBV  
    fl2XI=[v4  
    E2>+V{TF  
    E8p,l>6(f  
    V s=o@  
    设计和优化过程由两步完成： /s=veiH  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 v#X#F9C  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vEGI  
     }owl7G3  
    8.系统模拟 MQ0r ln?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 CHD.b%_|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _G25$%/LU  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 r}D#(G$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6Q_A-X3hk  
    %&V%=-O_7  
     &CN(PZv  
    l~DIV$>,Z  
    9. 初始几何光学设计的结果  ~mi4V  
    Nv6"c<(L=  
    MHye!T6fO\  
    u3pFH(  
    IvI..#EzG  
    感兴趣的优化函数 8VO]; +N  
    • 效率满足（>95%） ~<_WYSzS  
    • 信噪比不满足（<30db） 'U0W   
    • 杂散光不满足（>5% RU~ku{8?  
     2' ^7G@%  
    jF/S2Ty2  
    f:J-X~T_f  
    W}MN-0  
    10. 后续IFTA优化后的结果 v=cQ`nou  
           ZKpJc'h  
    Zzz94`  
    Z,Us<du  
     7v0AG:  
    w1aoEo"S  
    感兴趣的优化函数 {>~9?Xwh   
    • 效率满足（>95%） CgYX^h?Y9  
    • 信噪比满足（<30db） k6RVP: V  
    • 杂散光满足（<5%） 2+~gZxHq  
    G43r85LO  
    11.总结 X ,^([$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1<_/Qu>V  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T&b_*)=S  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C_8_sb Z/  
    • 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。 BOq9\g`5s  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #(i pF  
     
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