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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 G#ZH.24Y  
     P) Jgs  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。  dm\F  
    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。 ha]VWt%}  
    V(H1q`ao9  
    2．模拟任务 BtkOnbz8X  
    i1}:8Unxf  
    ^UP`%egR  
    DOE： 0yk]o5a++  
    相位型衍射 ^pp\bVh2Q]  
    光束整形器 p $S*dr  
    直径：2mmx2mm Z9v31)q(  
    形状：圆形 ~[t[y~Hup  
    相位级次：16     3#LlDC_WC  
    x]}^v#  
    ` 'DmDg  
    3.建模任务：入射光场 KjD/o?JUr  
    }7b%HTF=  
    w'>pY  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ogqj?]2QC  
    8SMxw~9$  
    • 波长：632.8nm T^zXt?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8?xE6  
    aC]$k'71  
    OAgniLv  
     Cwv9 a^  
    4.建模任务：期望输出光场 6fkRrD  
    y6g&Y.:o  
    g_;\iqxL  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: fBU`k_  
    nGC/R&  
    • FWHM-直径：0.5mm 7y.kQI?3  
    • 边缘宽度：50um tm|ZBM  
    • 效率：>95% Sj3+l7S?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB y'3rNa]G1  
    • 杂散光：<5% lov!o: dJ  
    #$.;'#u'so  
     ]=\].% >  
    Sh/08+@+L:  
    5.设计方案 lt/1f{v[:  
    #NQMy:JHD)  
    (^ J I%>  
    • 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）。 Pd8![Z3  
    • 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）。 B`EJb71^Xy  
    x[cL Bc<  
    A[B<~  
     jVEGj5F;N  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 [CY9^N  
     ~]sc^[  
    P?%s #I:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ___~D dq  
    • 用户必须输入所需的信息 2_>N/Z4T  
    - 入射场 ~?l | [  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Jx:Y-$  
    - 系统参数 \P[Y`LYL  
    - 制造条件 C2!|OQ9A2  
    Z*F3G#A  
     Lw1Yvtn  
    G0Iw-vf  
    7.设计过程 wH*-(*N "  
    hWjc<9  
    )705V|v  
    IYv`IS"  
    h0EEpL|\  
    9i:L&dN  
    6%'QjwM_  
    设计和优化过程由两步完成： p:&8sO!m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 e1yt9@k,  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Y/F6\oh  
     a .#)G[*  
    8.系统模拟 /'SNw?&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Cp\6W[2+B  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 w?L6!)oiz  
    • 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。 7g^]:3f!   
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !aUs>1i  
    (g]!J_Z"  
     .xCZ1|+gG  
    -OV&Md:~  
    9. 初始几何光学设计的结果 G/E+L-N#`  
    /|}EL%a  
    2DA]i5  
    t 9lPb_70  
    U gat1Pz  
    感兴趣的优化函数 \  #F  
    • 效率满足（>95%） )D O?VRI  
    • 信噪比不满足（<30db） iT+8|Yia  
    • 杂散光不满足（>5% #~]zhHI  
     4> K42m  
    C[cbbp  
    CO/]wS  
    (MM]N=Tw4  
    10. 后续IFTA优化后的结果 WCZjXDiwJ  
           ]h`&&Bqt  
    )MVz$h{c.]  
    u[;\y|75  
     +fB5w?Rg  
    zaIKdI'/e  
    感兴趣的优化函数 tAd%#:K  
    • 效率满足（>95%） XSB"{H>&  
    • 信噪比满足（<30db） dlh)gp;  
    • 杂散光满足（<5%） 5Pc;5 o0C  
    XT%nbh&y  
    11.总结 Z?q] bSIT  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :LQYo'@yB  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  tU5zF.%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 KfEx"94  
    • 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。 dES"@?!^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 b~P`qj[  
     
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