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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。 H_x} -  
    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。 /?XI,#j3kM  
    Z(R0IW  
    2．模拟任务 C0Fd<|[  
    s?->2gxhx  
    +|pYu<OY  
    DOE： ,g*3u  
    相位型衍射 O<,\ tZ'N  
    光束整形器 gV\Y>y4v  
    直径：2mmx2mm o]qwN:8^  
    形状：圆形 c{?SFwgd  
    相位级次：16     /%p ~  
    )Td{}vbIh  
    I!1+#0SG  
    3.建模任务：入射光场 8No'8(dPX  
    ~Jw84U{$  
    Pw7uxN`  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;YMg 4Cs  
    8==M{M/eM  
    • 波长：632.8nm >py[g0J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm k2,`W2] ^E  
    H`URJ8k$Q  
    FyPG5-  
     F!/-2u5gF  
    4.建模任务：期望输出光场 (0`w.n  
    /4;A.r`;  
    .;ofRx<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 98?O[=  
    v.>K )%`#  
    • FWHM-直径：0.5mm |/%5~=%7  
    • 边缘宽度：50um jA^Dk$  
    • 效率：>95% YN<vOv  
    • 信噪比（SNR）：>30dB J:ka@2>|  
    • 杂散光：<5% t# y,9>6  
    hmG8 {h/  
     1ZYo-a;)  
    h#Z,ud_  
    5.设计方案 +( afO ~9  
    (pP.*`JRv  
    ONy\/lu|  
    • 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）。 } snS~kx  
    • 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）。 y^nT G  
    BtKor6ba  
    *o:J 4'  
     GXQ%lQ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 *fv BB9raq  
     )8aHj4x  
    H8dS]N~[Y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Sj|tR[SAoD  
    • 用户必须输入所需的信息 En\q. 3 5  
    - 入射场 birc&<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e"bzZ!c&~V  
    - 系统参数 x{K"z4xbI  
    - 制造条件  (#O"  
    |s(Ih_Zn  
     N3MPW  
    Qy[S~D_  
    7.设计过程 ;bg]H >$U7  
    mXS]SE  
    p9u'nDi  
    7[mfI?*m  
    f>4|>kS  
    Qo^(r$BD  
    Wq5}LO)  
    设计和优化过程由两步完成： v'Ehr**]+  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2QAP$f0Ln  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 CnZEBAU  
     FkuD Gg~a  
    8.系统模拟 xDH#K0-#L  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _-543B}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /EP zT7  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 /BQqg0 8@L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >$- YNZA   
    *x]*%  
     GbZ~e I`,2  
    (EosLn h0  
    9. 初始几何光学设计的结果 $\/^O94-l  
    4KR`  
    ISK 8t  
    Cc%{e9e*  
    @n.n[zb\|  
    感兴趣的优化函数 9\WtcLx  
    • 效率满足（>95%） |#< z\u }  
    • 信噪比不满足（<30db） i '*!c  
    • 杂散光不满足（>5% (s&]V49  
     $cJ fdE  
    Z}>F V~4  
    dW!El^w}  
    4Otq3s34FT  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4'*.3f'bp  
           D& o\q68W  
    MMpId Uhr  
    p}pd&ut1  
     \9` ~9#P  
    Y*\h?p[,  
    感兴趣的优化函数 #Y=b7|l  
    • 效率满足（>95%） 6jgP/~hP>N  
    • 信噪比满足（<30db） "!AtS  
    • 杂散光满足（<5%） !u8IZpf  
    vWM&4|Q1~  
    11.总结 AH/o-$C&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 r6 3l(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 TlkhI  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 rEC  
    • 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。 s5mJ -  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 aQ\SV0PI  
     
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