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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: 10-31
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 =Ox}WrU~  
    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。 `78Bv>[A  
    DQT'OZ :w  
    2．模拟任务 W1 k]P.  
    Aa=:AkrH  
    rtS' 90`  
    DOE： nl qn:[BU  
    相位型衍射 NMe{1RM  
    光束整形器 w lH\w?  
    直径：2mmx2mm (`S^6 -^  
    形状：圆形 om`T/@_,  
    相位级次：16     ')U~a  
    XEQTTD<  
    Jy5sZ }t[  
    3.建模任务：入射光场 L RVcf  
    y(o)} m*0  
    T]\c2U  
    高斯准直激光光束的光束参数 .4p3~r?=S  
    'C/yQvJ  
    • 波长：632.8nm ;xZjt4M1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm '`3#FCg  
    )rq |t9kix  
    pZ& ,YX  
     g:>'+(H;  
    4.建模任务：期望输出光场 -~mgct5  
    #,%7tXOLR  
    v8)"skVnFG  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ? 3=G'Ip5n  
    e"ehH#i  
    • FWHM-直径：0.5mm Gq^vto  
    • 边缘宽度：50um 27EK +$  
    • 效率：>95% f#= c=e-A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ovdJ[bO  
    • 杂散光：<5% cg.{oMwa  
    q0iJy@?A  
     nN\H'{Wzd  
    uMJ \  
    5.设计方案 6RnzT d  
    qOwql(vX  
    L5-|-PP|;  
    • 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）。 a YWWln  
    • 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）。 ^U }k   
    H"#ITL  
    flsejj$  
     "f,{d}u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }d<R 5  
     qI+2,6 sGI  
    p+;& Gg54  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {~3QBMx6  
    • 用户必须输入所需的信息 w G%W{T$  
    - 入射场 xG9Sk  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） i"WYcF |  
    - 系统参数 k, HC"?K  
    - 制造条件 {FNkPX  
    ']r8q %  
     4J2^zx,H  
    CMXF[X)%  
    7.设计过程 v1 .3gzR  
    ffZ~r%25{  
    o4);5~1l  
    nlwqSXw  
    F$C6( C?  
    T5(S2^)o  
    ,o& C"sb  
    设计和优化过程由两步完成： CD$#}Id  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~HZdIPcC  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 d$zJLgkA  
     Y%pab/Y  
    8.系统模拟 OT9]{|7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $ik*!om5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7>FXsUt_  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 p+VU:%.t  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `(e :H  
    M+)a6ge  
     1E+12{~m"i  
    '5e,@t%y  
    9. 初始几何光学设计的结果 -(qRC0V  
    g7\ =  
    &*C5Nnlv  
    b/wpk~qi  
    {.p.?  
    感兴趣的优化函数 " kDiK`i  
    • 效率满足（>95%） eS`VI+=@0  
    • 信噪比不满足（<30db） #b/qR^2qW  
    • 杂散光不满足（>5% ,T$ts  
     b)LT[>f  
    YW7W6mWspS  
    #z\ub5um  
    dzf2`@8#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B,%Vy!o  
           T(b9b,ov)  
    EBj^4=b[  
    sV\_DP/l  
     j[>cv;h ;  
    "y1Iu   
    感兴趣的优化函数 j4.wd RK  
    • 效率满足（>95%） W(,j2pU  
    • 信噪比满足（<30db） .tngN<f  
    • 杂散光满足（<5%） h>N}M}8  
    );5o13h2  
    11.总结 z/@_?01T=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 79\ wjR!T  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]v+<K63@T  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 h9vcN#22D  
    • 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。 i5,iJe0cA  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ex3Qbr  
     
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