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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 m-S33PG{  
     o7a6 )2JK  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 |U$de2LF  
    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。 mx(%tz^t  
    = EChH@3  
    2．模拟任务 ""v`0OP&J  
    VO;UV$$  
    K!D!b'|bb  
    DOE： pM'IQ3N  
    相位型衍射 #[0\=B -  
    光束整形器 VfA5r`^  
    直径：2mmx2mm ZR-s{2sl  
    形状：圆形 {F6dSF`  
    相位级次：16     U>_\  
    +b,31  
    e]*=sp!T  
    3.建模任务：入射光场 BXK::M+  
    90h1e7ZcC  
    ['4\O43yv  
    高斯准直激光光束的光束参数 fzFvfMAU  
    5ih"Nds[H  
    • 波长：632.8nm h6T/0YhWLP  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8}?Y;>s\  
    bu"68A;>  
    O *J_+6  
     F2PLy q  
    4.建模任务：期望输出光场 7=p-A _X  
    K)Xs L  
    Oz#EGjz  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: rv%ye H  
    /@:up+$  
    • FWHM-直径：0.5mm nvs}r%1'5  
    • 边缘宽度：50um #?$'nya*u  
    • 效率：>95% s{z~Axup-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w^due P7J  
    • 杂散光：<5% )_c=mT  
    Oa\`;  
     A M1C $  
    ^`jZKh8)h  
    5.设计方案 wSJ]3gJM`  
    `Ge+(1x  
    )p!*c,  
    • 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+Gmu  
    • 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）。 pe!dm}!h[  
    .?i-rTF:  
    AJ#m6`M+EK  
     s=nVoc{Yt  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 uFm+Y]h  
     &G pA1  
    DD@)z0W  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I| W'n-4Y  
    • 用户必须输入所需的信息 /Oggt^S  
    - 入射场 W3jXZ>  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） oxMUW<gYd  
    - 系统参数 !O F?xW  
    - 制造条件 U50s!Z t45  
    +w k]iH  
     { p!_-sL  
    WG8iTVwx  
    7.设计过程 F%PwIB~cy  
    7ZV~op2Q  
    Y(hW(bd;  
    q?imE~&U  
    {ywXz|TP  
    GJIWG&C03  
    %Le:wC  
    设计和优化过程由两步完成： 8:P*z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 H:q)^$s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 N ;Z`%&  
     2/yXY_L  
    8.系统模拟 6Iv(  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 yHWi [7$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 I #M%%5e  
    • 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。 k'[ S@+5  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9^ >M>f"  
    Qy=HrL]x  
     :W.jNV{e\F  
    NI5]Nz<?  
    9. 初始几何光学设计的结果 b&lN%+%}  
    F>~ xzc  
    zH)cU%I@.  
    $ ^W-Wmsz  
    G3RrjWtO  
    感兴趣的优化函数 ?w+ QbT  
    • 效率满足（>95%） !;o\5x<'$O  
    • 信噪比不满足（<30db） M11"<3]D  
    • 杂散光不满足（>5% r-RCe3%g%  
     *2JH_Cj`  
    ds*m6#1b  
    ,c4c@|Bh?  
    *:=];1 O  
    10. 后续IFTA优化后的结果 I86e&"40  
           xn(+G$m  
    D9qX->p  
    *0%4l_i  
     p+, 1Fi  
    IK*oFo{C=K  
    感兴趣的优化函数 :8p&#M  
    • 效率满足（>95%） /635B*g  
    • 信噪比满足（<30db） t *{,Gk  
    • 杂散光满足（<5%） <,jAk4  
    ;yF[2P ;  
    11.总结 6( >3P  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 /Zo~1q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8AT;8I<K  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 U?bG`. X  
    • 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。 9*#$0Y=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 '5'3_vM  
     
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