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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 -T6%3>h  
     1OeDWEcB  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 )yAPYC  
    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。 <4bo7XH  
    Zul32]1r  
    2．模拟任务 WX"M_=lc-@  
    2b` M(QL  
    ,"R_ve  
    DOE： NistW+{<  
    相位型衍射 ts$UC $  
    光束整形器 R7b*(33  
    直径：2mmx2mm $^ 3 f}IzA  
    形状：圆形 e-t`\5b;  
    相位级次：16     :|Ty 0>k  
    F+r6/e6a  
    d7gSkna`5c  
    3.建模任务：入射光场 ^yZEpQN_  
    %/C[\w p81  
    q0<`XDD`  
    高斯准直激光光束的光束参数 :AGQkJb  
    A+8b] t_k  
    • 波长：632.8nm *r3vTgo$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7QFEQ}  
    !!>G{  
    7NEn+OI4  
     ,' B=eY,  
    4.建模任务：期望输出光场 =Ji:nEl]z  
    v[GHqZ  
    2F{IDcJI\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~5529  
    Rw% KEUDm  
    • FWHM-直径：0.5mm {`55nwd  
    • 边缘宽度：50um u9(AT>HxT  
    • 效率：>95% WRM}gWv*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB N*W.V,6yH  
    • 杂散光：<5% Dh<e9s:  
    qo|iw+0Y  
     .ji%%f  
    ( PlNaasV  
    5.设计方案 `-m7CT sA  
    &rKhB-18)  
    IgJC>;]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）。 GK+w1%6)  
    • 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）。 V:18]:  
    &|eQLY #l  
    ,Nh X%  
     1uMdgrJRR  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !}?]&[N=  
     uI/ A_  
    o~p^`5#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 i9tM]/SP  
    • 用户必须输入所需的信息 {wySH[V  
    - 入射场 uyIA]OtyN  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jT',+   
    - 系统参数 va<pHSX&I@  
    - 制造条件 db|$7]!w  
    Ns(F%zkm  
     8pk">"#s  
    g;T`~  
    7.设计过程 ML-g"wv  
    >E3OYa?G  
    we3t,?`rk7  
    10(N|2'q  
    mDUS9>  
    3( kZfH~  
    Y!zlte|P  
    设计和优化过程由两步完成： =9-c*bL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Q>$v~v?9  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 PR0]:t)E  
     gqd#rjtfz  
    8.系统模拟 T28#?Lp6]  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 RWYA`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &CgD smJo#  
    • 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。 :M16ijkx  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b.(^CYYQ  
    I6+5mv\  
     ,O(uuq  
    kmwFw>#  
    9. 初始几何光学设计的结果 nM#\4Q[}Jh  
    lU maNZ  
    -VL3em|0  
    hI$an%Y(  
    }tN"C 3)@  
    感兴趣的优化函数 y$rp1||lH  
    • 效率满足（>95%） c{[WOrA~#  
    • 信噪比不满足（<30db） DwPl,@T_i\  
    • 杂散光不满足（>5% :B im`mHl  
     ``{xm1GK  
    zKo,B/Ke4  
    q-'zZ#  
    @xo9'M<l  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kN )P-![  
           {8eNQ-4I  
    %VgR *  
    74_ji!  
     gO29:L[t  
    9"[#\TW9Vb  
    感兴趣的优化函数 YvonZ  
    • 效率满足（>95%） ]*).3<Lw  
    • 信噪比满足（<30db） !U@[lBW  
    • 杂散光满足（<5%） sNWj+T  
    0=NB[eG  
    11.总结 YIfbcR5  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z?7pn}-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 b$hQB090  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @>?&Mw\c  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 (c;$^xZK  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 HQ"D>hsuU  
     
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