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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 Rp4FXR jC  
     n)CH^WHL&  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 RAOKZ~`  
    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。 m)k-uWc$C  
    ~2 Oc K  
    2．模拟任务 k+txb?  
    3N3*`?5c<  
    ]ut?&&*  
    DOE： hXnw..0"  
    相位型衍射 Rk{$S"8S_  
    光束整形器 kaC+I"4c  
    直径：2mmx2mm VO|u8Z"  
    形状：圆形 3Tw%W0q  
    相位级次：16     "c EvFY  
    _Q^y_f  
    2<m Q,,j  
    3.建模任务：入射光场 % &2B  
    SZE`J:w  
    7YD\ !2b  
    高斯准直激光光束的光束参数 fv/v|  
    iz(m3k:w  
    • 波长：632.8nm -G!6U2*#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8_Jj+  
    BArJ"t*/z  
    D/*vj|  
     !,R  
    4.建模任务：期望输出光场 9<w=),R`8  
    rNxG0^k(  
    Ga?UHw~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: flPZlL  
    5@iy3olP  
    • FWHM-直径：0.5mm NC;T( @  
    • 边缘宽度：50um du8!3I  
    • 效率：>95% W=F3XYS  
    • 信噪比（SNR）：>30dB > `0| X  
    • 杂散光：<5% TftOYY.hQ  
    i >J:W"W   
     jigbeHRy  
    |<'10  
    5.设计方案 &!4( 0u  
    <G&WYk%u*  
    X CV0.u |  
    • 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）。 C\J@fpH(t`  
    • 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）。 Od*v5qT;$  
    Y0rf9  
    H]U "+52h  
     tI `w;e%HN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2"zIR (  
     rx{#+ iw  
    +OKA_b"wB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (tTLK0V-|3  
    • 用户必须输入所需的信息 ,,XS;X?  
    - 入射场 +7`u9j.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gp%tMT I1  
    - 系统参数 ?Z5$0-g'hU  
    - 制造条件 DCz\TwzU  
    7Zhli Y1  
     LxIuxt=X|p  
    Xx=K?Z?3.  
    7.设计过程 0H; "5  
    byp.V_a}/  
    D5}DV  
    _Wq7U1v`  
    p0"BO4({{  
    $&bU2]  
    :u,2" ]  
    设计和优化过程由两步完成： cPx66Dh&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 \%Pma8&d  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 w6%l8+{R  
     F>p%2II/  
    8.系统模拟 AsV8k _qZL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <?{ SU   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ))c*_n  
    • 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。 SB5@\^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 hg(KNvl  
    9c#L{in  
     "X\q%%P=?  
    bDxPgb7N=  
    9. 初始几何光学设计的结果 M|5^':Y  
    "#[o?_GaJ  
    3 t~X:  
    pIk4V/ fy  
    s9^"wN YQ  
    感兴趣的优化函数 T9aTEsA[U  
    • 效率满足（>95%） i(dXA(p  
    • 信噪比不满足（<30db） ;""-[4C  
    • 杂散光不满足（>5% +# m   
     c }g$1of87  
    `PXoJl  
    O%r S;o  
    E;ndw/GZjR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A0'tCq]?0  
           EuhF$L1  
    Nj! R9N  
    5|{  t+u  
     / n C$?w  
    EfMG(oI  
    感兴趣的优化函数 F>hVrUD8  
    • 效率满足（>95%） Zb5T90s%  
    • 信噪比满足（<30db） h9@gs,'   
    • 杂散光满足（<5%） -K{\S2  
     M}_M_  
    11.总结 b@UF PE5jy  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q{N lF$X  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 IFHgD}kp%#  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 J~PTVR  
    • 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。 4c493QOd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2b vYF ;<r  
     
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