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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 {5+ 39=(  
    m &[(xVM  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 +Q"XwxL<6  
    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。 _P%PjFQ)  
    ;R3o$ZlY  
    2.模拟任务 =!/T4Oo  
    ; NO#/  
    rAD4}A_w  
    DOE: Yfy";C7X  
    相位型衍射 Ij9=J1c4  
    光束整形器 FR\r/+n:t0  
    直径:2mmx2mm @[Wf!8_  
    形状:圆形 c57`mOe/b  
    相位级次:16
    %Siw>  
    8L`wib2  
    1\/~>  
    3.建模任务:入射光场 SzG?m]  
    9MbF:  
    x$pz(Q&v  
    高斯准直激光光束的光束参数 <d{>[R)  
    ~$1g"jIw  
    波长:632.8nm 8rNf4]5@X(  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm YDgG2hT/2  
    Q*8 x Bi1  
    Iomx"y]9  
    6 I43a1[s  
    4.建模任务:期望输出光场 ;h#Q!M&e#  
    DP!8c  
    BM87f:d  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): ho!qXS  
    eGWwPSIp  
    • FWHM-直径:0.5mm iZ( Jw Y  
    • 边缘宽度:50um \8k4v#wH  
    • 效率:>95% I~-sBMm(w  
    • 信噪比(SNR):>30dB uTy00`1  
    • 杂散光:<5% ~b[5}_L=>  
    D8b9 T.[(  
    1b@]^Ue  
    m5W':vM  
    5.设计方案 W>[TFdH?  
    wid  
    SN$3cg]z  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 A'*#UYn(  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 O_*tDq,e  
    raM{!T:  
    FWLLbL5t  
    [9y y<Z5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~e5E%bXxC  
    yx7y3TSq  
    b >'c   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w4RtIDW:  
    • 用户必须输入所需的信息 Z0M|Bv9_  
    - 入射场 .pblI  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) }RQHsS  
    - 系统参数 uzS;&-nA  
    - 制造条件 r6nWrO>y  
    %htwq]rZd  
    jTqE V(  
    *(sv5c!0M8  
    7.设计过程 ? ~oc4J*>(  
    ];QX&";Z  
    ; Ji3|=4u  
    "_\77cqpTh  
    :6Gf@Z&+  
    mzf^`/NO  
    d 0:;IUG  
    设计和优化过程由两步完成: 4v`;D,dIu  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 P[H 4Yp  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 ^KQZ;[B  
    }50s\H._C  
    8.系统模拟 ~Vc`AcWP  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0 R>!jw  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6Zv-kG  
    • 可以通过光路编辑器(Light Path Editor)的工具(Tools)按钮将这个衍射光学工具箱光路图(Diffractive Optics Toolbox LPD)转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估,如下图所示。 Yb'%J@T}  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 |gfG\fL3V  
    =r~ExW}+  
    &E-q(3-  
    w1+ %+x  
    9. 初始几何光学设计的结果 2>xEE  
    cfHtUv  
    +y 48.5  
    QPB ^%8  
    0 l+Jq  
    感兴趣的优化函数 6N/6WrQEeg  
    • 效率满足(>95%)  y`pgJO  
    • 信噪比不满足(<30db) ?p>m ;Aq  
    • 杂散光不满足(>5% 5W09>C>OC  
    es\Fn#?O  
    zTw<9Nf  
    2 yRUw  
    VD+v \X_  
    10. 后续IFTA优化后的结果  >Xxi2Vy  
           IJLuu@kRm,  
    caL \ d  
    TjjR% 3  
    c + aTO"  
    b\UE+\a&  
    感兴趣的优化函数 VP1 z"j:  
    • 效率满足(>95%) Lv>OBHD  
    • 信噪比满足(<30db) R'^J#"[  
    • 杂散光满足(<5%) ah#jvp  
    / LLo7"  
    11.总结 g2YE^EKU~  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 ,9$|"e&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /'bX}H(dq  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 l(8@?t^;  
    • 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。 r>6FJ:Tx  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  4Gj  
     
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