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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 fkfZ>D^1  
     rh2LGuo4m  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 G DSfT{kK\  
    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。 g*\/N,"z  
    dN Y"]b  
    2．模拟任务 'f8(#n=6qP  
    2.}R  
    F9c`({6k  
    DOE： fnzy5+9"  
    相位型衍射 VvByHcLv  
    光束整形器 Q^}%c U0  
    直径：2mmx2mm !2Dy_U=  
    形状：圆形 ~>G]_H]?  
    相位级次：16     WV;=@v  
    [{[N(g&d  
    W:&R~R  
    3.建模任务：入射光场 wbbqt0un  
    t$& Qv)  
    S6nhvU:  
    高斯准直激光光束的光束参数 u%|zc=  
    ,7]k fB  
    • 波长：632.8nm ^jdL@#k00  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm CDMfa&;T  
    [y) Fc IK}  
    ,reJ(s  
     'iSAAwT2aj  
    4.建模任务：期望输出光场 p?(L'q"WK  
    <Ni]\-*  
    47ir QK*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: J]fjg%C2m  
    @-!w,$F)%d  
    • FWHM-直径：0.5mm QVzLf+R~  
    • 边缘宽度：50um Bz /NFNi[p  
    • 效率：>95% XK(<N<Z@|e  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]9;WM.  
    • 杂散光：<5% 7/Ve=7]  
    9FJU'$FN  
     pm3?  
    TyGXDU  
    5.设计方案 Q\ro )r  
    \$riwL  
    If]g6 B.=  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 /PHktSG  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 lt}|Y9h  
    - Nplx  
    LLaoND6  
     ]J_Dn\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =0x[Sa$&,  
     NpH)K:$#%  
    @}aK\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 QJOP*<O  
    • 用户必须输入所需的信息 78}iNGf  
    - 入射场 bLaD1rnGi  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 0D$+WX  
    - 系统参数 >q[Elz=dI  
    - 制造条件 ?A,gDk/#  
    y5+-_x,  
     8c]\4iau  
    9Z7o?S";  
    7.设计过程 5vg@zH\z  
    $~zqt%}  
    "+saI@G  
    NWX~@Rg  
    `~pB1sS{  
    y~p7&^FeR  
    jG{xFz>x  
    设计和优化过程由两步完成： vEn12s(lj  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1T!_d&A1o  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 B\Rq0N]' M  
     T5W r;a  
    8.系统模拟 /$I&D}uR`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _;X# &S(q-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 B>AIec\jG  
    • 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。 p5G O@^i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 t-_N|iW' 5  
    CaZEU(i  
     AB}Qd\  
    a] >|2JN<&  
    9. 初始几何光学设计的结果 v_)cp9d]  
    6q6&N'We  
    L-G186B$r  
    \!z=x#!O$  
    VaSw}q/o:/  
    感兴趣的优化函数 49Ht I9@  
    • 效率满足（>95%） kc/h]B  
    • 信噪比不满足（<30db） w?<:`  
    • 杂散光不满足（>5% 1pO ;aG1O  
     b\]"r x (  
    sR?_{rQ  
    -"!V&M  
    OXA_E/F  
    10. 后续IFTA优化后的结果 M}/%t1^g:  
           fIWQ+E  
    ,iiWVA"  
    Jg;Hg[  
     -+Quw2465^  
    vAwFPqu  
    感兴趣的优化函数 @YWfq$23  
    • 效率满足（>95%） 9c#9KCmc  
    • 信噪比满足（<30db） 2tn%/gf'm  
    • 杂散光满足（<5%）  6~$ <  
    POUB{ba  
    11.总结 YJeZ{Wws  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 S,Zjol%p  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 K2:r7f  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 l]3g6c  
    • 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。 W+Gu\=s%O  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \+L_'*&8  
     
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