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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 t+ ,'  
     e|t@"MxvC  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 rF3QmR?l  
    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。 ``zgw\f[%  
    Aa.eu=@I  
    2．模拟任务 \I@hDMqv  
    GQ@`qYLZ+  
    ?=bqya"Y  
    DOE： PQkFzyk  
    相位型衍射 |2$wJ$ I  
    光束整形器 o4%H/|Oq.  
    直径：2mmx2mm a'[Ah2}3r<  
    形状：圆形 WS!:w'rzr  
    相位级次：16     %`M IGi#  
    rwJCVkF  
    L[|($vQ"  
    3.建模任务：入射光场 (mNNTMe  
    vky@L!&,  
    uuD|%-Ng  
    高斯准直激光光束的光束参数 Q.]$t 2J  
    Y#/mE!&  
    • 波长：632.8nm z154lY}K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z}8khNCYr  
    *&=sL  
    ^5MPK@)c,/  
     \6{w#HsP8  
    4.建模任务：期望输出光场 D?Mj<||  
    l"{1v ~I  
    17 k9h?s*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j$<sq  
    SU,#:s(  
    • FWHM-直径：0.5mm *N C9S,eSP  
    • 边缘宽度：50um |#>:@{X<  
    • 效率：>95% !LunoC>B  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 3tt3:`g  
    • 杂散光：<5% @(m+B\  
    `X:o]t@  
     ;v*J:Mn/=  
    $+P6R`K  
    5.设计方案 (uxe<'Co|  
    )'+ tb\g  
    x$:P;#  
    • 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）。 xA&RMu&  
    • 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）。 Qf>$'C(7!a  
    @U 6jd4?)  
    !:GlxmtoW?  
     I<``d Ne9Q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 SqF `xw  
     f*:DH4g }B  
    ~ \{a<-R  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 pGsk[.  
    • 用户必须输入所需的信息 xk#q_!(j  
    - 入射场 vGX}zzto  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &P0jRT3e#Y  
    - 系统参数 ?_@_NV MY  
    - 制造条件 k(]R;`f$W  
    2m*g,J?ql  
     #hQ#_7  
    Rs +),  
    7.设计过程 *3Vic  
    C)a;zU;9  
    <\fB+ AZ  
    XHh!Q0v;  
    ROWI.|  
    4ZX6=-u^  
    DH>>u  
    设计和优化过程由两步完成： w<P$)~6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J-k/#A4o  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rP7[{'%r  
     Od,P,t9  
    8.系统模拟 5fT"`FL?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "8-;Dq'+  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9*<=K  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 +W7#G `>  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8k0f&Cak=  
    #$^vP/"$  
     &Rp/y%9  
    }<9IH%sgF  
    9. 初始几何光学设计的结果 0DB8[#i%:  
    \,ko'4 8@  
    Bs!F |x(  
    9sI&&Jg  
    ,8`CsY^1  
    感兴趣的优化函数 &<>NP?j}  
    • 效率满足（>95%） nkxv,_)ZT  
    • 信噪比不满足（<30db） g.wDg  
    • 杂散光不满足（>5% ~ubcD6f  
     #1z/rUh`Cr  
    {@7xOOAw  
    \+T U{vr  
    {2v,J]v_[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 N fBH  
           /n3Qcht  
    r1A<XP|1?I  
    `Q!#v{  
     1KMSBLx  
    51Q m2,P1^  
    感兴趣的优化函数 O,[9E  
    • 效率满足（>95%） y7ZYo7avg  
    • 信噪比满足（<30db） @r*w 84  
    • 杂散光满足（<5%） hR+\,P#G[  
    +.2O Z3(  
    11.总结 gtwUY$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 5I6u 2k3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .dO8I/lhV  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 l8~s#:v6X  
    • 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。 8fSY@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 R8%%EEB  
     
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