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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 p!MOp-;-  
     uP\?y(= "  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0f).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。 FqOV/B /z2  
    qm-G=EX  
    2．模拟任务 _7(>0GY  
    N 4$!V}pp  
    Iz/o|o]#  
    DOE： iV!o)WvG,F  
    相位型衍射 G2]/g  
    光束整形器 ~7Ey9wRkD  
    直径：2mmx2mm %(GWR@mfC  
    形状：圆形 3;(6tWWLT  
    相位级次：16     d`D<PT(\  
    7q>WO  
    nYJ)M AG@  
    3.建模任务：入射光场 DGl_SMJb  
    ozZW7dveU  
    !Pf_he  
    高斯准直激光光束的光束参数 TFbMrIF  
    F V8K_xj  
    • 波长：632.8nm }Yt/e-Yg%r  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *ip2|2G$  
    */iD68r|-  
    ;/$=!9^sZ  
     zY\pZG  
    4.建模任务：期望输出光场 bce>DLF  
    fD3}s#M*G  
    5?+ECxPt  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {VBx;A3*I  
    [A?Dx-R;(  
    • FWHM-直径：0.5mm XK[cbVu  
    • 边缘宽度：50um 8A{n9>jrb  
    • 效率：>95% hqW4.|&\c  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nUi 4!|r  
    • 杂散光：<5% 8X":,s!  
    %xtTh]s  
     $Hcp.J[O  
    C~PrIM?  
    5.设计方案 ( H/JB\~r  
    RG [*:ReB9  
    )UA$."~O  
    • 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）。 |~b.rKQt[  
    • 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）。 t\ J5np  
    bD_|n!3  
    (| DmYn!  
     0 e 1W&  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .LDK+c  
     ]J;pUH+u  
    ">vxYi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0|<ER3xkx  
    • 用户必须输入所需的信息 p=m)lR9  
    - 入射场 w5 nzS)B:u  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  gBQK  
    - 系统参数 %~ uMa  
    - 制造条件 XXsN)2  
    +]^6&MqO  
     9%e& Z'l  
    *RugVH4  
    7.设计过程 2P9gS[Ub  
    UxI0Of&:  
    fZU#%b6G  
    l:v:f@M&  
    PjriAlxD  
    H^cB ?i  
    OQ&?^S`8',  
    设计和优化过程由两步完成： c,%9Fh?(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 H\7#$ HB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Hn"xn79nc  
     YEF|SEon0  
    8.系统模拟 NZ:A?h2JR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2 2K:[K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  B9IqX  
    • 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。 Afm GA9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 P$z8TDCH  
    8 x$BbK  
     >5C|i-HX  
    MNURYA=  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^E_`M:~  
    ?3bUE\p  
    6x%uWZa'  
    K)5'Jp@  
    C'x?riJ/  
    感兴趣的优化函数 7kmU/(8  
    • 效率满足（>95%） [ iE%P^  
    • 信噪比不满足（<30db） a1]@&D r  
    • 杂散光不满足（>5% o~7~S  
     -QR&]U+  
    MONfA;64/  
    2\h]*x% :  
    6u>${}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 90OSe{  
           kL;sA'I:S  
    K5-wuD1  
    $_s"16s  
     L{fKZ  
    ~\A(xmW}  
    感兴趣的优化函数 JjarMJr| D  
    • 效率满足（>95%） .nCF`5T!  
    • 信噪比满足（<30db） (S/f!Dk&3  
    • 杂散光满足（<5%） >?iL_YTX  
    S;#S3?G  
    11.总结 ,$irJz F  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4QbDDvRQ^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *nUD6(@g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 K=x>%6W7b  
    • 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。 (. ~#bl  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6t9Q,+nJ  
     
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