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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 LA 2/<:  
     ErJ@$&7  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0} &/n>F  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 W1)<!nwA  
    p-EU"O  
    2．模拟任务 6~W@$SP,F  
    !plu;w  
    9xzow,mi  
    DOE： z9OpxW@Ou  
    相位型衍射 `\;Z&jlpT  
    光束整形器 @^ -Y&N!b=  
    直径：2mmx2mm )YAU|sCAi$  
    形状：圆形 cVxO\M  
    相位级次：16     $)9|"q6  
    SVn@q|N  
    kb/BE J  
    3.建模任务：入射光场 > 3(,s^  
    5%fWX'mS  
    GU@#\3  
    高斯准直激光光束的光束参数 f>ktv76  
    &zEBfr  
    • 波长：632.8nm 2@z.ory.  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm {}Is&^3Z  
    CqZHs 9+e&  
    +5Dc5Bl  
     +s8R]3NJ_H  
    4.建模任务：期望输出光场 qs bo"29  
    m}RZ )c  
    ,>kVVpu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: SvvNk  
    ?{`7W>G  
    • FWHM-直径：0.5mm 4Nt4(3Kf  
    • 边缘宽度：50um ;sAGTq  
    • 效率：>95% Dr%wab"yy  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +YW;63"o  
    • 杂散光：<5% T=M##`jP%  
    Y&Fg2_\">  
     DQXcf*R  
    h| wdx(4  
    5.设计方案 S!z3$@o  
    VWHpfm[r%  
    q jc4IW t~  
    • 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）。 lA/-fUA  
    • 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）。 D^.  c:  
    pXN'vP  
    Jx}-Y* o  
     gSw <C+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {R@V  
     m26YAcip}  
    nC%qdzT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Z/?{{}H+  
    • 用户必须输入所需的信息 ~KkC089D  
    - 入射场 t? 6 et1~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /PTRe5-7  
    - 系统参数 t;h`nH[  
    - 制造条件 {9V.l.Q  
    m=^]93+  
     a <?~1pWtc  
    0^o/c SF  
    7.设计过程 /(5"c>  
    457{9k  
    0D@$  
    ;xzaW4(3  
    YJ"D"QD  
    Q#SQ@oUzD  
    ;zD4 #7=  
    设计和优化过程由两步完成： Y01! D"{\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $'Mf$h  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \#dacQ2E@  
     p2t0 4p!  
    8.系统模拟 QNU~G3  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &U|c=$!\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 p5or"tK  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 EXVZ?NG  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2y^:T'p  
    q: FhuOP  
     ~BJE~  
    C2v_] ,]  
    9. 初始几何光学设计的结果 -X$EE$:  
    |w{Qwf!2  
    S}%z0g<  
    @g5y_G{SP  
    '0q$qN  
    感兴趣的优化函数 yFDeY PZP  
    • 效率满足（>95%） .aY $-Y<  
    • 信噪比不满足（<30db） KU` *LB:  
    • 杂散光不满足（>5% ?=&S?p)-<  
     Uz!3){E  
    <O'U-. Gc  
    IV. })8  
    3_XLx{["'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 13 #ff  
           #vV]nI<MF.  
    uWdF7|PN7  
    /v5A)A$7  
     * CR#D}F  
    /CsP@f_Gw  
    感兴趣的优化函数 Vl5>o$G|<.  
    • 效率满足（>95%） \M\7k5$  
    • 信噪比满足（<30db） 3jxC}xz)  
    • 杂散光满足（<5%） 9!Mh (KtQ  
    &F~d~;G"q  
    11.总结 nI6ompTX  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xWzybuLp  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 iVZ}+Ct<"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 \~,\|  
    • 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/`PcNIpy  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 d%'#-w'  
     
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