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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 J]gtgt^   
     KKGwMJku}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 3BK_$Fy  
    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。 lj+}5ySG/  
    wpepi8w,  
    2．模拟任务 `XK+Y  
    |W;EPQ+<  
    ibxtrt=  
    DOE： Z*kZUx7I<  
    相位型衍射 ?t"bF:!  
    光束整形器 N,?D<NjXl  
    直径：2mmx2mm _Z3_I_lW  
    形状：圆形 Mb\[` 4z  
    相位级次：16     uTIl} N  
    {3kI~s  
    kOLS<>.  
    3.建模任务：入射光场 #e5*Dr8  
    ghVxcK  
    }< m@82\  
    高斯准直激光光束的光束参数 1Jn:huV2  
    zmp Q=%/H  
    • 波长：632.8nm yL%k5cO$N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }ej-Lu,b3  
    D OGg=`XK1  
    [.*o< KP  
     +Heen3  
    4.建模任务：期望输出光场 h| ]BA}D  
    ^J7g)j3  
    i \u"+:j  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *EzAo  
    GcA!I!j/  
    • FWHM-直径：0.5mm !e(ZEV g  
    • 边缘宽度：50um & wG3RR|  
    • 效率：>95% Q =cbHDB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB MESPfS+  
    • 杂散光：<5% %Q[+bN[/  
    gKay3}w  
     m8ydX6~max  
    `<kV)d%xEF  
    5.设计方案 dL!K''24{  
    26\*x  
    "yV)&4 )  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 k%v/&ojI  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 L7&|  
    BlvNBB1^  
    %D:5 S?{  
     >5!/&D.q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Cb/?hT  
     ofA6EmQ37  
    |~3$L\X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .+c YzS] !  
    • 用户必须输入所需的信息 3((53@s98  
    - 入射场 *>XY' -;2e  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6lc/_&0  
    - 系统参数 5"JnJH  
    - 制造条件 lZup n?  
    ~IE5j,SC  
     1yIo 'i1  
    L5*,l`lET  
    7.设计过程 ,As78^E{  
    ]m(5>h#  
    @9rmm)TZ  
    b!' bu  
    R.)U<`||  
    fJ3qL# '  
    uPpRzp  
    设计和优化过程由两步完成： y'k4>,`9e  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 *X^__PS]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %KmB>9  
     |k4ZTr]?  
    8.系统模拟 sE8.,\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 D{,B[5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h;KI2k_^  
    • 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。 r_Rjjo  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^JMSe-  
    /z4xq'<  
     m~Dq0 T  
    cF[[_  
    9. 初始几何光学设计的结果 dMwVgc:  
    o/fq  
    9e Dji,  
    m(3bO[u1  
    ::vw 1Es  
    感兴趣的优化函数 GfQP@R"  
    • 效率满足（>95%） o+O\VNW  
    • 信噪比不满足（<30db） 2/B Flb  
    • 杂散光不满足（>5% ZX.VzZS  
     G<-)Kx  
    J 6S  
    ,9#G/nF  
    QLH s 3eM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 b@f. Kd7I  
           )vS## -[_  
     j>s%q .  
    &fj&UBA  
     j86s[Dty  
    jq["z<V )x  
    感兴趣的优化函数 l{Hi5x'H  
    • 效率满足（>95%） U &Ay3/  
    • 信噪比满足（<30db） !@/?pXt|  
    • 杂散光满足（<5%） +X;6%O;  
    'EREut,>'  
    11.总结 #IBBaxOk  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ZrA\a#z"<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 cx2s|@u0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 SQ5*?u\  
    • 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。 (7ew&u\Li  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `bT{E.(T  
     
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