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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 Ckuh:bs  
     x*U)Y  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 [!#L6&:a8  
    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。 .jE{3^  
    X *"i6 *  
    2．模拟任务 ~IBP|)WA-  
    P* BmHz4KL  
    %RRNJf}z  
    DOE： 37.S\ gO]  
    相位型衍射 F_{Yo?_  
    光束整形器 Zt{[ *~  
    直径：2mmx2mm WO>nIo5Y  
    形状：圆形 ,j_i?Ff  
    相位级次：16     C XMLt  
    ^%{7}g&$u  
    }!.(n=idZ  
    3.建模任务：入射光场 08\, <9  
    vw/J8'  
    (vJNHY M  
    高斯准直激光光束的光束参数 {ROVvs`  
    }V`"s^  
    • 波长：632.8nm y/7\?qfTk  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ~P **O~  
    :J&oX <nF^  
    Jk n>S#SZ  
     Y)2,PES=  
    4.建模任务：期望输出光场 ={&j07,*a  
    wc4{)qDE  
    Kn;"R:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D'Df JwA  
    bwMm#f  
    • FWHM-直径：0.5mm .[OUI  
    • 边缘宽度：50um !?h;wR  
    • 效率：>95% `d`T*_  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 3bH'H*2  
    • 杂散光：<5% `dN@u@[\ks  
    K?1W!fY  
     x g  
    E*K;H8}s  
    5.设计方案 %l[( Iw  
    -C]5>& W  
    }|NCboM^_  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 e6$WQd`O  
    • 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）。 HQhM'x  
    ;[OH(!  
    ?%[@Qb=2  
     ]GkfEh7/J  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q/0Tj]D  
     Eo]xNn/g  
    JL{VD /f  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 A$0fKko  
    • 用户必须输入所需的信息 +',S]Edx  
    - 入射场 y766; X:J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]Q)OL  
    - 系统参数 Hf2_0wA3  
    - 制造条件 je=a/Y=%U{  
    c 3)jccWTc  
     1\2no{Vh  
    h J)h\  
    7.设计过程 .p" xVfi6  
    `Eo.v#<  
    w%jII{@,  
    00~mOK;1  
    p6!x=cW  
    Y&Z.2>b  
    M-Y_ Wb3  
    设计和优化过程由两步完成： [5Mr@f4I  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'e'cb>GnA  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^o&. fQ*  
     jasy<IqT!{  
    8.系统模拟 6A+nS=  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 6q.Uhe_B  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 F0Yd@Lk$_  
    • 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。 &Hs!:43E-<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Q K<"2p?  
    -;WGS o  
     Y\g3h M  
    aHK}sr,U  
    9. 初始几何光学设计的结果 0[W:d=C`a  
    t&e{_|i#+  
    ZyFjFHe+  
    @*KZ}i@._  
    R%[ c;i  
    感兴趣的优化函数 s&3Vg7B  
    • 效率满足（>95%） suDQ~\ n  
    • 信噪比不满足（<30db） di )L[<$DY  
    • 杂散光不满足（>5% 'YSHi\z ](  
     SSMHoJGm  
    oE]QF.n#  
    p>8D;#Hm L  
    LyFN.2qw  
    10. 后续IFTA优化后的结果 +A?U{q  
           mxdr,Idx  
    tf`^v6m%]  
    28d'7El$  
     OYn}5RN  
    Se =`N  
    感兴趣的优化函数 nUOz\ y  
    • 效率满足（>95%） /jJw0 5;L  
    • 信噪比满足（<30db） I^$fMdT  
    • 杂散光满足（<5%） ] >E s4 s  
    h>m"GpF x  
    11.总结 oe-\ozJ0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 WdbedU~`Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {&1/V  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~oY^;/ j  
    • 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。 d>qY{Fdz  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &&>ekG 9@  
     
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