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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 HQrx9CXE  
     6/L34VH  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ,}$[;$ye  
    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。 [L>AU; :  
    DbK-3F_  
    2．模拟任务 lkgB,cflpi  
    qjLFgsd  
    THnZbh4#)  
    DOE： l~GcD  
    相位型衍射 f.Ms3))  
    光束整形器 IsB=G-s  
    直径：2mmx2mm +rOd0?  
    形状：圆形 /1LQx>1d  
    相位级次：16     9AZpvQ  
    <z-+{-?z~  
    ~*ll,<L:  
    3.建模任务：入射光场 KoTQc0b!  
    t x#(K#/  
    0 I[3%Q{  
    高斯准直激光光束的光束参数 R8fB 8 )  
    RL1cx|  
    • 波长：632.8nm %x|0<@b7-  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [xg& `x9,.  
    :<`po4/  
    $oH?7sj  
     =^gZJ@  
    4.建模任务：期望输出光场 O4Hc"v  
    "TePO7^m  
    @# &y  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .06[*S  
    :HDU \|{^  
    • FWHM-直径：0.5mm hIMD2  
    • 边缘宽度：50um DsF<P@O6  
    • 效率：>95% 8hm|9  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h$q=NTV  
    • 杂散光：<5% +(J{~A~  
    aak[U;rx  
     <LA!L  
    wx)Yl1 C  
    5.设计方案 uY Y{M`  
    D]$X@2A  
    *9xv0hRQ%?  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 hha^:,  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 84u %_4/  
    cSs??i D"q  
     K na  
     NU$?BiB?R  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 rP7f~"L  
     ,xsFBNCC  
    T_b$8GYfCY  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 AH#klYK  
    • 用户必须输入所需的信息 ) v^;"q"  
    - 入射场 lq\/E`fc`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） OMVK\_oXo  
    - 系统参数 @XFy^?  
    - 制造条件 DZ~qk+,I  
    x6={)tj  
     .3yxg}E>{  
    {%Q &CQG_  
    7.设计过程 o$+"{3svw?  
    E8s&.:;+  
    SN/ e41  
    %>Y86>mVz  
    eW^_YG%(  
    *P}v82C N  
    l d4#jV ei  
    设计和优化过程由两步完成： j=~c( B  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +Pm yFJH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 r^|AiYI)  
     dwAFJhgh  
    8.系统模拟 O4i5 fVy{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {(MC]]'?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8rx"D`{|  
    • 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。 W4~:3 Sk  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 llP 5  
    :;(zA_-  
     $Q cr  
    \E3e vU  
    9. 初始几何光学设计的结果 "=97:H{!  
    o<r|YRzQl  
    WfDpeXdO  
    ZW0gd7Wh  
    *.]M1  
    感兴趣的优化函数 1IRlFC  
    • 效率满足（>95%） (d2|r)O  
    • 信噪比不满足（<30db） Y}pCBw  
    • 杂散光不满足（>5% s]z-d!G  
     )|?s!rw +  
     DlWnz-  
    }+fMYgw  
    H=j&uv8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 l].Gz`L  
           L| uoFG{  
    xF4>D!T%8  
    u d V. $N  
     5}uH;E)4  
    wtY*{m2  
    感兴趣的优化函数 8- U1Y  
    • 效率满足（>95%） }bxW@(bs  
    • 信噪比满足（<30db） C \B&'+uR  
    • 杂散光满足（<5%） }I1SC7gY  
    bo  J  
    11.总结 1dy>a=W  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 V{j>09u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Gw5j6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 gfPht 5  
    • 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。 {{WA=\N8C  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 o`8dqP  
     
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