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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 >6834e  
     KY&,(z   
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 KrG6z#)Uz  
    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。 I/V#[KC  
    gO!h<1!  
    2．模拟任务 5(`GF|  
    +p6\R;_E  
    `0sk2fn  
    DOE： 7[0k5-  
    相位型衍射 CHP6H}#|g  
    光束整形器 n<&R"89  
    直径：2mmx2mm ?yeC j1X  
    形状：圆形 ;iNx@tz4  
    相位级次：16     lG#&1  
    uCS  
    F+S#m3X  
    3.建模任务：入射光场 A8(PI)Ic.  
    svjFy/T(lL  
    Qug'B  
    高斯准直激光光束的光束参数 "FvlZRfXj  
    tKGsrgoV  
    • 波长：632.8nm U2nRgd  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (k.7q~:  
    zN JyF;3  
    vqZM89 xY  
     tah%jRfT&  
    4.建模任务：期望输出光场 y'/9KrV T  
    "*\3.`Kd  
    K): sq{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: l #z`4<  
    )!-'SH  
    • FWHM-直径：0.5mm `.WKU"To  
    • 边缘宽度：50um 1*b%C"C  
    • 效率：>95% S`@*zQ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Vs"Q-?  
    • 杂散光：<5% wVtBeZa  
    q0Pu6"^  
     4 jro4B`  
    (5;xs  
    5.设计方案 FuBRb(I  
    m uY^Fx  
    .6#2i <oPW  
    • 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）。 H/{3 i  
    • 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）。 ^ ?9 ~R"  
    =K8h)B_g  
    {v 0(0  
     ox#4|<qM  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )\G#[Pc7  
     !W^II>Y  
    x%&V!L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -v@^6bQVp  
    • 用户必须输入所需的信息 j,jUg}b  
    - 入射场 n//a;m  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） O v6=|]cW  
    - 系统参数 8;3FTF  
    - 制造条件 r'?&VS-Cj  
    -H]O&u3'c  
     qChPT:a  
    P 'k39  
    7.设计过程 i+3b)xtW7  
    o*'3N/D~  
    5]+eLKXB  
    *A`^ C  
    z[OEg HI  
    q1Mk_(4oJ  
    '9XwUQx  
    设计和优化过程由两步完成： 9x< 8(]\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 uESHTX/[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Y7HWf  
     PnvLXE}F  
    8.系统模拟 AWcP OU  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7lu;lAAP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 u}_q'=<\  
    • 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。 <o}t-Bgg  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zV#k #/$  
    u5[Wr:  
     l[Oxf|  
    Uz_{jAhW]  
    9. 初始几何光学设计的结果 ><HXd+- sd  
    %l,EA#89 s  
    ~8K~@e$./  
    ~Tolz H!  
    T^W8_rm *3  
    感兴趣的优化函数 Emo]I[<&q  
    • 效率满足（>95%） 5Jp>2d  
    • 信噪比不满足（<30db） HAXx`r<  
    • 杂散光不满足（>5% e2v,#3Q\  
     ZN^Q!v  
    '|.u*M,b  
    nS#;<p$\  
    f,*e?9@;s  
    10. 后续IFTA优化后的结果 xhv)rhu@  
           ;x"B ):?\  
    ^z1WPI  
    qSR %#  
     iC">F.9#  
    m`t7-kiZ  
    感兴趣的优化函数 ):\L#>:w  
    • 效率满足（>95%） v{+*/NQ_  
    • 信噪比满足（<30db） KT}}=st%  
    • 杂散光满足（<5%） q#1um @m3  
    }v{F9dv  
    11.总结 )xU70:X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (1R,   
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 zKZ6Qjd8!  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 WA+v&* ]  
    • 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。 *|cvx:GO  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 g6S8@b))|  
     
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