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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 [Ga 9^e$Zv  
     c1c0b|B!U  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ='~C$%  
    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。 JMoWA0f  
    =!7yX ;|  
    2．模拟任务 En1pz\'  
    *'Ch(c:rtH  
    bY#>   
    DOE： -E.EI@"  
    相位型衍射 <.Pr+g  
    光束整形器 1<lLE1fk  
    直径：2mmx2mm X _XqT  
    形状：圆形 KnlVZn[3t  
    相位级次：16     WO]dWO6Mm  
    )5B90[M|t  
    k*M1m'1  
    3.建模任务：入射光场 %6 Bt%H  
    GMFp,Df  
    y>|7'M*+  
    高斯准直激光光束的光束参数 TzVNZDQ`Jl  
    ndN 8eh:OR  
    • 波长：632.8nm UeE&rA]  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm JI(8{ f  
    'H+pwp"M@  
    f ^z7K  
     O0wD"V^W  
    4.建模任务：期望输出光场 <UeO+M(  
    Krz[ f  
    V"gnG](2l  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: U1B5gjN  
    {4UlJ,Z.n  
    • FWHM-直径：0.5mm 7|\[ipVX:3  
    • 边缘宽度：50um  Q9{%  
    • 效率：>95% FD[* mCGZ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB JTrxh]  
    • 杂散光：<5% H+F'K XP*K  
    \S3C"P%w  
     JeuW/:Wv  
    A:>G:X5t  
    5.设计方案 .hnGHX  
    aHS.U^2  
    3. fIp5g  
    • 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）。 $f_Brc:n {  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 +Nyx2(g<m  
    #|)GarDG  
    _<&IpT{w+  
     mq >Ag  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9_oIAn:<  
     }Z"<KF  
    (q*Za  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 P6dIU/w  
    • 用户必须输入所需的信息 "C%;9_ig$  
    - 入射场 > PfYHO  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $wAVM/u&  
    - 系统参数 5Y JLR;  
    - 制造条件 ^!!@O91T  
    -7>vh|3  
     1P@&xcvS\  
    =D<46T=(RB  
    7.设计过程 Ay/ "2pDZ  
    ~\(U&2t  
    ^7V9\Q9  
    hBO I:4u[  
    {C[<7r uF  
    XQ.JzzY$  
    b> Iq k  
    设计和优化过程由两步完成： JEGcZeq)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 iE0A-;:5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 x/R|i%u-s  
     8it|yK.G@&  
    8.系统模拟 qJKD| =_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 r. =_=V/t  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Cir==7A0  
    • 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。 Atzp\oO  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 UXnd~DA  
    W EZ(4ah  
     \M'b %  
    8(\Az5%  
    9. 初始几何光学设计的结果 <G/O!02  
    fYl$$.  
    W:ih#YW_F  
    It!PP1$   
    ehoDWO]S  
    感兴趣的优化函数 OIe {Sx{y  
    • 效率满足（>95%） !Z`~=n3bk  
    • 信噪比不满足（<30db） YR=<xn;m.  
    • 杂散光不满足（>5% n'U*8ID  
     AM#VRRTU  
    &NL=Bd  
     +,gI|  
    VX2 KE@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 T4F}MVK  
           5M;fh)fT  
    ck){N?y  
    g~S>_~WL  
     i-vhX4:bd  
    MLG%+@\  
    感兴趣的优化函数 u I}S9  
    • 效率满足（>95%） z;xp1t @  
    • 信噪比满足（<30db）  I QS|  
    • 杂散光满足（<5%） f nX!wN  
    7  g8SK  
    11.总结 <=l!~~%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 +^iUY%pm  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ! ;x  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wWKC.N  
    • 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。 @kenv3[Lc  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y+)][Wa0  
     
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