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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 ApAHa]Ccp  
     IY9##&c3>  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 %MUwd@,  
    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。 ji|tc9#6  
    3HmJixy  
    2．模拟任务 6~6*(s|]A  
    ?`D/#P  
    . !;K5U  
    DOE： uzUZuJ  
    相位型衍射 ib)AC,LT  
    光束整形器 !tofO|E5  
    直径：2mmx2mm ghqq%g  
    形状：圆形 $5/lU }To  
    相位级次：16     lAPvphO  
    )y}W=Q>T  
    2r&T.  
    3.建模任务：入射光场 /F6=iHK(l  
    onAC;<w  
    @5\ns-%  
    高斯准直激光光束的光束参数 iPPW_Q9x  
    y\"Kur*O  
    • 波长：632.8nm g>O O '}lF  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm d$`NApr  
    t<2B3&o1  
    !G3d5d2)C  
     9W <I~  
    4.建模任务：期望输出光场 }EZd=_kAq~  
    Z6`[ dAo  
    >A;9Ee"&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: S>pbplE  
    !* C9NX  
    • FWHM-直径：0.5mm Xm2p<Xu8h  
    • 边缘宽度：50um _7"G&nZ0  
    • 效率：>95% sC.aT(meJ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB JH;\wfr D  
    • 杂散光：<5% IZkQmA=  
    |H'4];>R?  
     gf8DhiB  
    -q.tU*xf'  
    5.设计方案 jQiK of>  
    .UuCTH;6`  
    IPhV|7  
    • 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）。 80M"`6  
    • 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）。 "NamP\hj  
    ]%PQ3MT.  
    P+~{q.|._c  
     uxd5XS  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 75LIQ!G|=  
     VS lIeZ  
    _cY!\'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 TYQ7jt0=.-  
    • 用户必须输入所需的信息 IE-c^'W=}m  
    - 入射场 Sb&[V>!2^  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?m?DAd~ZY  
    - 系统参数 Uva b*9vX  
    - 制造条件 HNRZ59Yyq  
    RTW4r9~'  
     .'y]Ea  
    $=iV)-  
    7.设计过程 aD1G\*AFJ  
    L/,W  
    L"akV,w4p  
    6mnj!p]3  
    ^hhJ6E_W  
    &ESE?{of)  
    rVx%"_'*-  
    设计和优化过程由两步完成： +|N!(H  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |[ tlR`A$  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gm63dE>  
     8T:|~%Sw  
    8.系统模拟 K>2mm!{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。  G.3 qg%  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ztNm,1pnQ  
    • 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。 1Y"[Qs]"mU  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 t UJ m}+=>  
    G H N  
     OA\2ja~+  
    Z^w}: {  
    9. 初始几何光学设计的结果 P| o_/BS  
    b{C3r3B8  
    I-E}D"F;p[  
    pv.0!a/M  
    3McBTa!  
    感兴趣的优化函数 x:`]uOp  
    • 效率满足（>95%） %C_RBd  
    • 信噪比不满足（<30db） HG2i^y  
    • 杂散光不满足（>5% h\k!X/  
     D 6trqB  
    /;t42 g9w  
    \dAh^BK1(  
    uFM]4v3  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :*aBiX"  
           OTA@4~{C  
    KJ]:0'T  
    OAu ?F}O  
     &D "$N"  
    [-)N}rL>  
    感兴趣的优化函数 Ctpr.  
    • 效率满足（>95%） Ux~rBv''  
    • 信噪比满足（<30db） c7mIwMhl~  
    • 杂散光满足（<5%） 2f8fA'|O  
    }yup`R  
    11.总结 zPp?D_t  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?lJm}0>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #/NZ0IbHk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 lE~5 b  
    • 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。 .'md `@t  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >t|u 8/P  
     
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