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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 jr!?v<NoX  
     x`dHJq`_g  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 *]VFvh  
    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。 ?}a;}Q 6  
    qh2ON>e;  
    2．模拟任务 PX n;C/  
    K/3)g9Z&io  
    %ve:hym*  
    DOE： JMz;BAHT  
    相位型衍射 Gmq/3tw  
    光束整形器 ,;Hu=;  
    直径：2mmx2mm D6G oa(!9d  
    形状：圆形 H+ 0$tHi  
    相位级次：16     W034N[9  
    [5MJwRM^!;  
    Qe} `~a9P  
    3.建模任务：入射光场 z3K6%rb-  
    -:Ia^{YN  
    d)R:9M}v  
    高斯准直激光光束的光束参数 I9 mvt e  
    ?$6Y2  
    • 波长：632.8nm X '`~s}vGO  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Qkd<sxL  
    9lW;Nk*j:  
    {jho&Ai  
     bV$)!]V  
    4.建模任务：期望输出光场 'F _8j;  
    i]|Yg$  
    OQ>x5?um  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: jp"JafS/E  
    l#H#+*F  
    • FWHM-直径：0.5mm ]zQo>W$  
    • 边缘宽度：50um -xDGH  
    • 效率：>95% 4x;/HEb7?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB vpld*TL*  
    • 杂散光：<5% bLQ ^fH4ww  
    00SbH$SU  
     _',prZ*  
    f3Hed  
    5.设计方案 L2pp6bW  
    _/s(7y!  
    i 4%xfN  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 2;^y4ssg  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 M\Z6$<H?U  
    N\#MwLm  
    z(fAnn T?  
     & M~`:R  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Fx $Q;H!.  
     ld^=#]g  
    qZh1`\G  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 P  '>SmQ  
    • 用户必须输入所需的信息 B|4X}*@SX  
    - 入射场 PB/IFsJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mXUGe:e8  
    - 系统参数 NLrPSqz  
    - 制造条件 VGceD$<  
    -GqT7`:(H4  
     B:e @0049  
    \L(*]:EP  
    7.设计过程 BwBm[jtP  
    VA9Gb 9  
    <%Ostqj  
    H'LD}\K l  
    r ; xLP  
    ` bdZ/*E  
    {2+L @  
    设计和优化过程由两步完成： j~+>o[c  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 98WZ){+,m  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 cFJ-Mkl l  
     8:#rA*Y  
    8.系统模拟 5Pd"h S  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aAA9$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 CWNx4)ZGw  
    • 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。 K)-m*#H&uw  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 sz)oZPu|  
    * =wYuJ#  
     9(L)&S{4K  
    ;+tpvnV;]  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^.hoLwp.  
    X*,%&6O*  
    :LQ5 u[g$\  
    .'rW.'Ft  
    x)JOClLr  
    感兴趣的优化函数 >A<bBK#  
    • 效率满足（>95%） u_ '!_T L  
    • 信噪比不满足（<30db） :OkT? (i  
    • 杂散光不满足（>5% <]T`3W9  
     7yz4'L  
    Cz W:L&t  
    wo3wtx  
    >^Yq|~[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Qhw^S*  
           r.T<j .\  
    2Y>~k{AN%  
    b L]erYm  
     1|?05<8  
    PmR~c,  
    感兴趣的优化函数 Rt{B(L.?<  
    • 效率满足（>95%） |0\0a&tkPl  
    • 信噪比满足（<30db） %rF?dvb;?  
    • 杂散光满足（<5%） BA:yQ  
    !j\" w p  
    11.总结 @0eHS +  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 H{AMZyV0/d  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1=nUW":  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 rC7``#5  
    • 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。 TeWMp6u,r  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (^5 7UmFv]  
     
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