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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 1_~'?'&^  
     s5b<KQ.  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 p<VW;1bt5  
    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。 J(~xU0gd'  
    G*v,-O  
    2．模拟任务 kSJ:4!lFU  
    LGy!{c  
    M~sP|Ha"+  
    DOE： 8BIPEY -I?  
    相位型衍射 4[0.M  
    光束整形器 a`||ePb|W~  
    直径：2mmx2mm -r_Pp}s  
    形状：圆形 /Wjf"dG}  
    相位级次：16     lr,i5n{6  
    lKirc2  
    .b%mr:nEt7  
    3.建模任务：入射光场 F fzY3r+   
    wZ8LY;  
    'bef3P9`  
    高斯准直激光光束的光束参数 m<9W#  
    ]o8~b-  
    • 波长：632.8nm Io;26F""  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &kOb#\11u  
    FLlL0Gu  
    qmpU{f s  
     a'@?c_y;$  
    4.建模任务：期望输出光场 7"_g X  
    6 dCqS  
    DB1Y`l  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 64!V8&Ay  
    Ks7kaX  
    • FWHM-直径：0.5mm  s@3<]  
    • 边缘宽度：50um VM ny>g&3  
    • 效率：>95% rNHV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w<4){ .dA  
    • 杂散光：<5% [C~{g#  
    1<9m^9_ro  
     p&\x*~6u  
    (aH_K07  
    5.设计方案 2|^bDg;W+u  
    ~Urj:l  
    jZY9Lx8o  
    • 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）。 z//6yr  
    • 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）。 esEOV$s}  
    0r\hX6 k  
    >7V&pH'  
     sXSZ#@u,WN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 k4-C*Gx$h  
     hMx/}Tw wt  
    xH8nn3U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 86@@j*c(@k  
    • 用户必须输入所需的信息 ~F]- +|  
    - 入射场 =l3* { ?G  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @le23+q  
    - 系统参数 MhB kr{8  
    - 制造条件 |3g:q  
    7QRtNYo#\  
     'm"H*f  
    O@_)]z?jUc  
    7.设计过程 (#. )~poZ  
    $wVY)p9Q  
    A! 1>  
    D`.CXFI+U  
    .Isg1qrC  
    ZA ii"F  
    L+QEFQ:r5  
    设计和优化过程由两步完成： Da8qR+*x  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )5X7|*LP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ? B^*YCo7(  
     aX1|&erI  
    8.系统模拟 4S.%y7d\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4//Ww6W:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (N43?iv(  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 v1zJr6ra9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]0dp^%  
    }EO n=*  
     ZWVcCa 3  
    bd<zn*H Z*  
    9. 初始几何光学设计的结果 n|L.d BAs]  
    f.'o4HSj  
    ^QV;[ha,o  
    ^yu^Du  
    7IZ(3B<87t  
    感兴趣的优化函数 jvm "7)h  
    • 效率满足（>95%） 4(YKwY2_L  
    • 信噪比不满足（<30db） OY`G_=6!N  
    • 杂散光不满足（>5% !cE)LG  
     ( {zp$P}  
    'J<KL#og  
    <<&:BK   
    "Rs^0iT7>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 M* QqiE  
           Khw!+!(H  
    Ctt{j'-[  
    M6|Q~8$  
     G m<t2Csn  
    #\4uu  
    感兴趣的优化函数 4y21v|(9  
    • 效率满足（>95%） kG,6;aVZ8  
    • 信噪比满足（<30db） FQ(=Fnqn  
    • 杂散光满足（<5%） <6n(a)L1  
    } "y{d@  
    11.总结 s bW`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =UNzjmP503  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +5);"71  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 59T:{d;~  
    • 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。 0VsrAV0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }N4=~'R  
     
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