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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 TcRnjsY$  
     Sw(%j1uL  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]`u{^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。 Up/1c:<J  
    8N|*n"`}  
    2．模拟任务 6bqJM#y@  
    SHwl^qVk[  
    FRfMtxvU  
    DOE： R]ppA=1*_l  
    相位型衍射 RRq*CLj  
    光束整形器 E$Ge# M@dM  
    直径：2mmx2mm /=Xen mmS  
    形状：圆形 ~=#jO0dE|  
    相位级次：16     ` 6"\.@4  
    +>I4@1qC-|  
    6aK%s{%3s  
    3.建模任务：入射光场 w.0.||C O  
    (EohxLl!p  
    `knw1,qL"  
    高斯准直激光光束的光束参数 sCnZ\C@u  
    bfa5X<8  
    • 波长：632.8nm \HH|{   
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm {CGk5`g~  
    `SIJszqc  
    <[pU rJfTr  
     ` D4J9;|;]  
    4.建模任务：期望输出光场 &[3!Lk`.0  
    *nC<1.JW  
    O|gb{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j^64:3  
    MvRuW:  
    • FWHM-直径：0.5mm h[B Ft{x  
    • 边缘宽度：50um 6J=~*&  
    • 效率：>95% *X<De  
    • 信噪比（SNR）：>30dB WG^D$L:  
    • 杂散光：<5% ViVYyA  
    WMI/Y 9N  
     3a#!^ G!~  
    Cg&1  
    5.设计方案 NS&~n^*k<  
    se)I2T{J  
    |\}f)Xp-  
    • 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）。 cBm3|@7  
    • 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）。 JG4&eK$-  
    b< [eBXe  
    :ss9-  
     i!Ne<Q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 h@Hmo^!9J  
     *:d_~B?Tn  
    Ezml LFp.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -R\}Q"  
    • 用户必须输入所需的信息 cb UVeh7Q  
    - 入射场 MD1,KH+O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {'X"9@  
    - 系统参数 HX <;=m  
    - 制造条件 16aaIK  
    *}2o \h6Q  
     /\\C&Px  
    Xt~/8)&  
    7.设计过程 B! -W765Y  
    Sa<R8X' J  
    ")o.x7~N  
    *&AK.n_  
    1yE~#KpH  
    $~9U-B\  
    I5D\Z  
    设计和优化过程由两步完成： rhUZ9Fdv  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [Zua7&(5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '7=*n_l  
     #u2PAZ@qd  
    8.系统模拟 ?Ts Z_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 =+"XV8Fi,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 uZ'5&k96T  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 k5PzY!N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 hpw;w}m  
    DdFVOs|  
     _p~ `nQ=7  
    +nqOP3  
    9. 初始几何光学设计的结果 eq/s8]uM  
    i?|SC=  
    AM}OL Hj  
    t>b^S,  
    "5YsBih  
    感兴趣的优化函数 CP?\'a"Kt  
    • 效率满足（>95%） 0\i&v  
    • 信噪比不满足（<30db） f.8L<<5 c  
    • 杂散光不满足（>5% 7*4F-5G/  
     p<J/J.E  
    m\k$L7O  
    O=+C Kx@  
    #:{u1sq;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8.A; I<  
           '<@PgO~  
    MZ+"Arzb  
    nH_A`m3%/  
     #G\)ZheG  
    gReaFnm  
    感兴趣的优化函数 V8N<%/ A=  
    • 效率满足（>95%） G N{.R7  
    • 信噪比满足（<30db） 2Hq!YsJ4]  
    • 杂散光满足（<5%） +6TKk~0e^  
    _]Hn:O"o  
    11.总结 0_Y;r{3m"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z24-h C  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Db3tI#  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 EoY570PN  
    • 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。 IYj-cm  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 U}{r.MryFG  
     
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