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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 4DvdE t  
     %(fL?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ozVpfs  
    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。 y@q1c*|  
    O\%j56Bf  
    2．模拟任务 4"LPJX)Q  
    ;9K[~  
    4\v~HFsv  
    DOE： _\p`4-.V  
    相位型衍射 sc<kiL  
    光束整形器 2K Pqu:lv  
    直径：2mmx2mm \{kHSV%z  
    形状：圆形 X z8$Xz,O  
    相位级次：16     4 uShM0qa  
    ,K T<4  
    k9cK b f@  
    3.建模任务：入射光场 VcP:}a< B\  
    yj>) {NcX  
    !5NGlqEF#  
    高斯准直激光光束的光束参数 l+oDq'[q"  
    e!6eZ)l  
    • 波长：632.8nm Ec+22X  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm DQcWq'yY^  
    ? %93b ,7  
    JW-|<CJ  
     #&k8TY  
    4.建模任务：期望输出光场 ?b5H 2 W  
     j|ozGO  
    T{ok +$w2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %z=`JhE"Q  
    b"^\)|*4;  
    • FWHM-直径：0.5mm &ryiG  
    • 边缘宽度：50um {JTmP`&l  
    • 效率：>95% g083J}08  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (:JjQ`i  
    • 杂散光：<5% (Bsw/wv  
     70{RDj6{  
     3zbXAR*  
    TWtC-wI;  
    5.设计方案 -E:(w<];  
    _n7%df  
    rj}(muM,R  
    • 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）。 FbmsN)mv!%  
    • 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!;G/s*  
    !W(`<d]68:  
    *aI~W^N3  
     J, r Xx:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <W?WUF  
     sLNNcj(Cy>  
    lz- iCZ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Gj)uy jct  
    • 用户必须输入所需的信息 w\p9J0  
    - 入射场 hw*1gm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） f*v1J<1#  
    - 系统参数 $:(z}sYQ7  
    - 制造条件 =Aj"j-r&{  
    8+&gp$a$  
     } +1'{B"I  
    x+K gc[r  
    7.设计过程 7pz\ScSe  
    Ep<YCSQy$i  
    %TDXF_.[  
    4'` C1a  
    ;c$@@ l  
    *l:&f_ngV  
    Fk aXA.JE  
    设计和优化过程由两步完成： UP?D@ogl<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 tR5tPPw  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /-><k,mL?  
     -nOq\RYV  
    8.系统模拟 q#jEv-j.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ">cqt>2 A  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 QTfu:m{  
    • 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。 Tn /Ut}]O  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a&N%|b K  
    YQ+^  
     YroNpu]s  
    jx'2N~$  
    9. 初始几何光学设计的结果 m!0N"AjA  
    K0v.3  
    ,2ME2@OP  
    @R UP$  
    h mds(lv7  
    感兴趣的优化函数 +O4(a.  
    • 效率满足（>95%） EQ/^&  
    • 信噪比不满足（<30db） \@8*TS  
    • 杂散光不满足（>5% D,E$_0  
     K I`11lJW~  
    SD^E7W$?  
    F(;jM(  
    l 1|~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 W"|mpxp  
           LJj=]_  
    +v!v[qn  
    4T%cTH:.9N  
     s%^o*LQ|9  
    ^EuW( "  
    感兴趣的优化函数 )@_ugW-j  
    • 效率满足（>95%） dl_{iMhF&E  
    • 信噪比满足（<30db） ]Z/R!y?l"G  
    • 杂散光满足（<5%） C 0>=x{,v  
    VVFV8T4  
    11.总结 SHwRX? B|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -zTEL (r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 j %H`0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 F3Dt7q  
    • 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。 bNXAU\M^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 t$5jx  
     
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