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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 %I!:ITa  
     \&V0vN1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 [=uo1%  
    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。 %zC[KE*~  
    PI A)d-Z  
    2．模拟任务 F Kc;W  
    Dz!fpE'L  
    BE&B}LfvfO  
    DOE： *IlaM'[*  
    相位型衍射  <VjJAu  
    光束整形器 n<Svw a}  
    直径：2mmx2mm u^I(Ny  
    形状：圆形 6nDV1O5  
    相位级次：16     "`}~~.q  
    m,3er*t{  
    d lH$yub  
    3.建模任务：入射光场 d {lP  
    RVtQ20e";r  
    a\kb^D=T  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ap&)6g   
    IWVlrGyM  
    • 波长：632.8nm < (RC|?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :&}odx!-!C  
    l>lW]W  
     [\)oo  
     -O:_!\uA  
    4.建模任务：期望输出光场 5_K5?N  
    39 e;  
    @#+jMV$g  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: L;_c|\%  
    iMF<5fLH&  
    • FWHM-直径：0.5mm MgnM,95  
    • 边缘宽度：50um Rg29  
    • 效率：>95% #)+- lPe  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M"=n>;*X  
    • 杂散光：<5% )j6eE+gF  
    ^s7,_!.Pq  
     z `8cOK-  
    Kj=gm .  
    5.设计方案 '/0#lF  
    :(3|HTz  
    maMHZ\ Q  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 K5 3MMH[q#  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 <dA8 '7^  
    >(9F  
    {!ZyCi19  
     @54*.q$  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]>##`X  
     oqkVYlE  
    i;\s.wrzH  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 v|Jlf$>  
    • 用户必须输入所需的信息 4z7G2  
    - 入射场 Z{-Lc68  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） O[~x_xeW  
    - 系统参数 [um&X=1V8  
    - 制造条件 +,'T=Ic{  
    H(+<)qH  
     =Cf ]  
    ,a|@d} U  
    7.设计过程 9pWy"h$H  
    4\X||5.c  
    :bM+&EP  
    6y+b5-{'  
    eOO+>%Z  
    Q}%tt=KD  
    tgFJZA  
    设计和优化过程由两步完成： e&Y0}oY  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 jdRq6U^  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,#u\l>&$  
     O>r-]0DI[  
    8.系统模拟 a^nAZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \9c$`nn  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g1m-+a  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Bl.u=I:Y4  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 U)jUq_LX  
    *3{J#Q6fk3  
     +`en{$%%  
    0Vv9BL{  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~2 }Pl)  
    N$aZ== $5  
    R|,7d:k  
    $`Nd?\$  
    =Z0t :{  
    感兴趣的优化函数 /"AvOh*  
    • 效率满足（>95%） #Fd W/y5  
    • 信噪比不满足（<30db） ^tAO_~4  
    • 杂散光不满足（>5% "X1vZwK8N  
     60B-ay0e$b  
    mMw;0/n  
    97~K!'/^+y  
    :xeLt;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <bmLy_":  
           q=c/B(II!  
    a0_(eO-S  
    66:ALFwd7  
     iLq#\8t^  
    *K!++k!Ixa  
    感兴趣的优化函数 ~uaP$*B[  
    • 效率满足（>95%） cy3ww})  
    • 信噪比满足（<30db） D&{ *AH%Q  
    • 杂散光满足（<5%） tB6k|cPC  
    %]4-{%v  
    11.总结 Df=q-iq<{/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Pn WD}'0V  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 r'aY2n^O  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n.$(}A  
    • 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。 6 DP[g8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 E&2tBrAq  
     
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