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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 O<gP)ZW~  
     QSO5 z2|  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ,"4X&>_f  
    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\eBCnH3  
    =f/avGX  
    2．模拟任务 0]f?Dx/8  
    \UV T_=Y  
    <h)deB+}  
    DOE： Tom}sFl][  
    相位型衍射 #MmmwPB_  
    光束整形器 Fo--PtY`p  
    直径：2mmx2mm 2n<qAl$t  
    形状：圆形 ZYpD8u6U  
    相位级次：16     r>n8`W  
    hg)!m\g  
    `K1PGibV  
    3.建模任务：入射光场 _Eet2;9  
    e!O &~#'h}  
    9 ayH:;  
    高斯准直激光光束的光束参数 #l8K8GLuf  
    i[V,IP +  
    • 波长：632.8nm lk5_s@V l  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0~LnnD N  
    'eTpcrS3  
    *}50q9)/  
     >rQ)|W=i  
    4.建模任务：期望输出光场 R$~JhcX*l'  
    74</6T]^  
    ]}*G[[ ^p  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^^U)WB  
    dW] Ej"W  
    • FWHM-直径：0.5mm 9 u6 g  
    • 边缘宽度：50um C 6:pY-  
    • 效率：>95% k;9#4^4(  
    • 信噪比（SNR）：>30dB CVn;RF6  
    • 杂散光：<5% JJ= ~o@|c  
    #dXZA>b9  
     c{r6a=C  
    {ILQ CvP*  
    5.设计方案 Xqq?S  
    @idp8J [td  
    e3bAT.P  
    • 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）。 JN9HT0  
    • 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）。 cc#_acR  
    )Q N=>J  
    a-o hS=W  
     k/6G j}l'o  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 c'VtRE# z~  
     s;=J'x)~%  
    &vGEz*F  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 KH CdO  
    • 用户必须输入所需的信息 vFkyfX(   
    - 入射场 %QlBFl0a  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |R|U z`  
    - 系统参数 Y=#mx3.  
    - 制造条件 ~vvQz"  
    (*@~HF,t=  
     7kew/8-  
    :+X2>Lu$FA  
    7.设计过程 +P<w<GfQ  
    }G0.Lq+a  
    L< nkI  
    X_Of k  
    {e!uvz,e  
    D=Yag!1  
    ~N+/ZVo&y  
    设计和优化过程由两步完成： 2&G1Q'!  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 uR[PKLh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #h|,GvmF<b  
     71,0v`Z<  
    8.系统模拟 mU0r"\**c3  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ` TVcI\W  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9 h{:!  
    • 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。 +xu/RY_  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 E;+OD&|  
    #+5mpDh  
     ]idD&5gd  
     z]R!l%`  
    9. 初始几何光学设计的结果 Z[A|SyZp  
    'V*M_o(\  
    .]d tRH<  
     26klW:2*  
    u\& [@v  
    感兴趣的优化函数 F7PZV+\  
    • 效率满足（>95%） 3Tte8]0  
    • 信噪比不满足（<30db） <38@b ]+  
    • 杂散光不满足（>5% .TrQ +k>  
     "oGM> @q=B  
    h[v3G<C~r  
    I3y4O^?  
    {UVm0AeUq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7)5$1  
           zk_hDhg&'  
    d"$oV~>P|  
    hF%~iqd  
     g5YsV p  
    1VM5W!}  
    感兴趣的优化函数 3'NL1du  
    • 效率满足（>95%） +!Gr`&w*)  
    • 信噪比满足（<30db） 5 WNRo[`7  
    • 杂散光满足（<5%） 2/o/UfYjgF  
    h],%va[  
    11.总结 /xbF1@XtL  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xbC- ueEj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .KMi)1L)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 GZ>% &^E  
    • 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。 #?d#s19s  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Oh85*3  
     
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