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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 Nt&}T  
     2#*Bw=  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 RXt`y62yK  
    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。 u$&7fmZ  
    xh @H@Q\  
    2．模拟任务 >('L2]4\v  
    I\Y/*u  
    Otn,(j;u  
    DOE： eOD;@4lR  
    相位型衍射 '7wI 2D  
    光束整形器 @p|[7'  
    直径：2mmx2mm Q2^}NQO=  
    形状：圆形 (bH"x  
    相位级次：16     .-`7Av+7  
    ~{Tus.jk  
    )+oDa{dZ  
    3.建模任务：入射光场 (~}yt.7K  
    =35EG{W(  
    y= cBpC  
    高斯准直激光光束的光束参数 /%Rz`}  
    VV?+q)  
    • 波长：632.8nm =^q:h<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm r&1N8o  
    @XDU !<N  
    zL3~,z/o  
     ^%#v AS  
    4.建模任务：期望输出光场 u+[ZWhKUp  
    <R*.T)Z1  
    3r+vpyu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: m {_\@'q  
    x~j%  
    • FWHM-直径：0.5mm "] kaaF$U%  
    • 边缘宽度：50um 'e7<&wm ia  
    • 效率：>95% !7AW_l9`i  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M`Y~IG}  
    • 杂散光：<5% D>?%p"e  
    UG&/0{j5XV  
     Z\(+awv  
    ut& RKr3  
    5.设计方案 2ztP'  
    !(uyqplTk  
    V2i*PK X  
    • 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）。 lY.FmF}k  
    • 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）。 G0CmY43  
    B\KvKT|\  
    7AV!v`  
     < I8hy$+6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Xy_+L_h^  
     }j+ZF'#  
    2[r#y1ro  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ls5|4%+&  
    • 用户必须输入所需的信息 4 FGcCE3  
    - 入射场 MHI0>QsI  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） yGZb  
    - 系统参数 fk#SD "iJ  
    - 制造条件 iKLN !QR  
    $w)yQ %  
     eMPi ho  
    $MfHA~^  
    7.设计过程 jGb+bN5U7  
    K>lA6i7?  
    Y71io^td~j  
    u~bk~ 3.I  
    J6n@|L!yO  
    ,l&Dt,  
    <^ @1wg  
    设计和优化过程由两步完成： zp!{u{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 < :<E~anH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &}OaiTzEmc  
     l<(MC R*  
    8.系统模拟 Fv.}w_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {" Van,w  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U $# ?Lw  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 i`FevAx;[m  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 7xMvf<1P  
    {tOu+zy  
     :JV= Kt  
    V~+Oil6sa  
    9. 初始几何光学设计的结果 O:{I9V-=>s  
    ht (RX  
    g"`BNI]Qp  
    W[AX?  
    aiF7\^aw$  
    感兴趣的优化函数 =A$5~op%  
    • 效率满足（>95%） q}*(rR9/Br  
    • 信噪比不满足（<30db） 7!]$XGz[  
    • 杂散光不满足（>5% K``MS  
     mHM38T9C%  
    :p;!\4)u  
    Z[)t34EY"  
    D\}^<HW  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?S~HnIn  
           re2M!m6k5  
    _<6 ^r  
    4&r[`gL  
     :"5i/Cx  
    -= H* (M  
    感兴趣的优化函数 }rj.N98  
    • 效率满足（>95%） yAy~|1}  
    • 信噪比满足（<30db） n;@PaE^8=  
    • 杂散光满足（<5%） Aq yR+  
    }%c2u/PQ  
    11.总结 MCZTeYnx  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %YkJ A:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f*,jhJ_I  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $A;jl`ng  
    • 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。 (#k>cA(}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4w\ r `@  
     
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