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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 X[(u]h`  
     Jf|J":S  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `V$i*{c:#  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 F9]GEBLr  
    Nf}G "!  
    2．模拟任务 [wjA8d.  
    oZmni9*SD  
    JyjS#BWi  
    DOE： R% l=NHB}  
    相位型衍射 I yL2{5  
    光束整形器 [L{q  
    直径：2mmx2mm /V2Ih  
    形状：圆形 U9y[b82  
    相位级次：16     Mf<P ms\F  
    R}#?A%,*  
    <I&X[Sqp  
    3.建模任务：入射光场 rMH\;\ I|U  
    #:v|/2   
    E-MEMran4  
    高斯准直激光光束的光束参数 =BMON{K  
    {qp XzxV  
    • 波长：632.8nm *A@~!@XE4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :;#^h]Q  
    6*lTur9ni  
    v<ASkkh>  
     2LiJ IO8N  
    4.建模任务：期望输出光场 y['$^T?oP  
    jri=UGf  
    f2`[skNj  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ww{bh -nyq  
    o 3#qp>R  
    • FWHM-直径：0.5mm -S"YEH9  
    • 边缘宽度：50um Ovq-rI{  
    • 效率：>95% Q=)$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~5N0=)  
    • 杂散光：<5% K63OjR >H  
    dAh&Z:86\  
     Y^M3m' d?  
    wI'T J e,  
    5.设计方案 C?fd.2#U  
    |e!%6Qq3  
    NoB)tAvw  
    • 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）。 \xlelsmB*  
    • 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）。 H{x'I@+  
    AU -,  
    h8&VaJ  
     fZw/kjx@  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |C301ENZ  
     fa//~$#"{L  
    G|H+ ,B  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h64<F3}  
    • 用户必须输入所需的信息 \}P3mS"e3  
    - 入射场 y'(( tBWa!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <U%4$83$  
    - 系统参数 ]0p] u d&  
    - 制造条件 J$F 1sy  
    !nQ_<  
     WWhAm{m  
    o%;R4 s,  
    7.设计过程 HL]8E}e\"  
    9AF%Y:y  
    BCMQ^hP}t  
    T1%_sq  
    F$.h+v   
    f^Sl(^f  
    NOM6},rp  
    设计和优化过程由两步完成： He vZ}.  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 w%~UuJ#i  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )lg>'O  
      UCV1{  
    8.系统模拟 @( p9}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 I!1|);li  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >!sxX = <  
    • 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。 2T 3tKX  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 G%ytp=N  
    e0;0X7  
     5QN~^  
    W5cBT?V  
    9. 初始几何光学设计的结果 |`eHUtjH  
    1i3;P/  
    [wOz<<  
    Yw=7(}  
    K93L-K^J  
    感兴趣的优化函数 e_=TkG1E6  
    • 效率满足（>95%） 8uAA6h+  
    • 信噪比不满足（<30db） X!,huB^i  
    • 杂散光不满足（>5% JOwm|%>3a  
     Fi)(~ji:  
    $ /`X7a{  
    !=Scpo_  
    wtM1gYl^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9Xl[AVs:M  
           .w,$ TezGP  
    *!oV?N[eA'  
    %9vl  
     y'L7o V?L9  
    %\"<lyD  
    感兴趣的优化函数 M h"X9-Ot  
    • 效率满足（>95%） U45kA\[bZ  
    • 信噪比满足（<30db） H46N!{<;@  
    • 杂散光满足（<5%） 6}l[%8  
    !,lk>j.V  
    11.总结 HTz5LAe~b7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  jYUN:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e dTFk$0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wxJu=#!M  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 [[$dPa9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ,>!%KYD/f  
     
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