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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 }uNj#Uf  
     -AD@wn!wCJ  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 T+^Sa J  
    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。 R#3zGWr~  
    #.rkvoB0N  
    2．模拟任务 ,m[XeI  
    -:95ypi  
    X::@2{-@y  
    DOE：  )ut$644R  
    相位型衍射 XHxJzYMc  
    光束整形器 Qo :vAv  
    直径：2mmx2mm (/2rj[F&  
    形状：圆形 d5NE:%K  
    相位级次：16     \pk9i+t  
    O&MH5^I  
    Ypl;jkHP  
    3.建模任务：入射光场 Mk~U/oq  
    oKYa ?  
    ? V1ik[  
    高斯准直激光光束的光束参数 $@@ii+W}\  
    cHt4L]n8n  
    • 波长：632.8nm r&Nh>6<&/  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm pj<aMh  
    c0Bqm  
    ^mjU3q{;  
     F53 .g/[  
    4.建模任务：期望输出光场 z:Tj0< A'  
    !@])Ut@tN  
    z6}p4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: O:8 u^ TP  
    I{[}1W3]W  
    • FWHM-直径：0.5mm V,rR*a&p  
    • 边缘宽度：50um C[<{>fl)  
    • 效率：>95% fPHV]8Ft|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nBd]rak'  
    • 杂散光：<5% 1) K<x  
    X31%T"  
     +,,dsL  
    :-#7j} R&  
    5.设计方案 cuH5f}oc  
    G~DHNO6  
    -~aG_Bp!($  
    • 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）。 N<@K(? '  
    • 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）。 xv Xci W  
    dl[%C6  
    4[#)p}V  
     FX9WX b4w  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7XT(n v  
     (^W :f{  
    <m^a ?q^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U+#^>}wc  
    • 用户必须输入所需的信息 +zbCYA  
    - 入射场 g]JRAM  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^7ID |uMr  
    - 系统参数 mE1Vr  
    - 制造条件 ]mi\Y"RO  
    w0@XJH:P  
     !]}C!dXd  
    >Ik%_:CC`  
    7.设计过程 1u5^a^O(|  
    0}`.Z03fy  
    9{ge U9&Z  
    o<p4r}*AVJ  
    sw}^@0ua=  
    RTvOaZ  
    bC"h7$3  
    设计和优化过程由两步完成： pg!oi?Jn  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }eA ) m  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -IVWkA)7  
     @:B}QxC  
    8.系统模拟 pYm#iz  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 mJd8?d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yMM2us#*+q  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ZU0*iA  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3!cenyE  
    etX(~"gG_  
     I(kEvfxc"  
    %Jd!x{a`>A  
    9. 初始几何光学设计的结果 w;(=w N\  
    ollVg/z  
    _<2{8>EVf  
    ;5$ GJu(  
    8[t*VIXI  
    感兴趣的优化函数 S76MY&Vx23  
    • 效率满足（>95%） dT&u}o3X  
    • 信噪比不满足（<30db） pbqk  
    • 杂散光不满足（>5% A7XA?>~+|  
     %dr*dA'  
    P0_Ymn=&  
    +_vf=d  
    x $[_Hix  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z19%!k  
           5kWzD'!^  
    P_mP ^L  
    fuCt9Kjo<  
     k#~oagW_Gw  
    "X!1^)W -8  
    感兴趣的优化函数 |9.J?YP8 (  
    • 效率满足（>95%） )MTf  
    • 信噪比满足（<30db） P*}aeu&lnD  
    • 杂散光满足（<5%） B]b/(Q+  
    1^GRUbOU[  
    11.总结 xQzW6H|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %|:j=/_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9C Ki$L  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wL]#]DiE  
    • 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。 ~ Al3Dv9x  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ay^P #\VZ  
     
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