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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 gy/z;fB  
     w$4fS  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 '+^HeM^;  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 0dA'f0Uy\X  
    V~` ?J6  
    2．模拟任务 w N9I )hB  
    J@w Q3#5a  
    ` WIv|S  
    DOE： <rV3(qb#]J  
    相位型衍射 Vr0-evwfo  
    光束整形器 EOWLGleD1  
    直径：2mmx2mm 0\84~t'[  
    形状：圆形 E'zLgU)r`  
    相位级次：16     XhjH68S(  
    tWy0% -  
    gnF]m0LR  
    3.建模任务：入射光场 ^=@L(;Y  
    rAq2   
    O` R@6KG  
    高斯准直激光光束的光束参数 B B*]" gT  
    Uc]S7F#  
    • 波长：632.8nm dBkw.VO W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm aaW(S K  
    F[mL_JU  
    `''\FPhh  
     Hy~kHBIL  
    4.建模任务：期望输出光场 D9^.Eg8W  
    NrPs :`  
    8%v1[W i  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 45fk+#  
    2.6%?E]  
    • FWHM-直径：0.5mm qg6283'?  
    • 边缘宽度：50um JJ_77i  
    • 效率：>95% 6?u9hi  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]Z%9l(  
    • 杂散光：<5% U {Xg#UN  
    qELy'\  
     BMMWP   
    gOaL4tu  
    5.设计方案 fH[Yc>(oj  
    FY  U)sQ  
    1,q&A RTS  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 X,dOF=OJL  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 J+ tpBPmb  
    d*;wHA,}F  
    YJi C}.4Q  
     <RQ\nU  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Fy_D[g  
     uh#"4-v  
    SJ4[n.tPI  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &0A^_Z .nA  
    • 用户必须输入所需的信息 w+c%Y\:  
    - 入射场 _qwKFC  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） n@IpO i$Q  
    - 系统参数 _)AX/%^%  
    - 制造条件 P:,@2el  
    ;Gf,$dbWn  
     @ov*Fh  
    ^i>Tm9vM  
    7.设计过程 t;g= @o9YA  
    ? I7}4i7  
    VnqgN  
    imGg3'  
    h8#14?  
    JRfG]u6GU  
    rt-^?2c?  
    设计和优化过程由两步完成： M:&g5y&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i> }P V  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `a *_b9  
     op!8\rM<e  
    8.系统模拟 zF'LbQz0[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 t2V|moG  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 aPD4S&"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。 6@ B_3y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 T\Zf`.mt  
    y>4r<Y ZQ  
     `1;m:,9  
    AP1Eiv<Hub  
    9. 初始几何光学设计的结果 #6w\r&R6  
    [1Cs  
    xLID @9Hbu  
    ,+LX.f&/8!  
    r57CyO  
    感兴趣的优化函数 Aun X[X9  
    • 效率满足（>95%） 0^?:Zds  
    • 信噪比不满足（<30db） :x85:pa  
    • 杂散光不满足（>5% ep|>z#1  
     $Sz@u"ig%  
    la37cG  
    Q)`3&b  
    njhDrwN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 E]T>m!6  
           'IVNqfC)u  
    'E_M, Y  
    g" c|%3  
     gXrXVv<)yw  
    =t@8Y`9w  
    感兴趣的优化函数 AcRrk  
    • 效率满足（>95%） . #+N?D<  
    • 信噪比满足（<30db） F?APDGAN  
    • 杂散光满足（<5%） S}mZU!  
    QkY]z~P4  
    11.总结 b-'T>1V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #ZzFAt  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H@-txO1`::  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 no~Yet+<"  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 k4@$vxy0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 397IbZ\  
     
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