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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 ;PX>] r5U0  
     3R$*G8v  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 p3{ 3[fDx  
    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。 o51jw(wO  
    $r= tOD4;  
    2．模拟任务 ."JtR  
    6J%yo[A(w  
    '"Y(2grP  
    DOE： si3@R?WR6*  
    相位型衍射 .uu[MzMIu  
    光束整形器 G![JRJxQ  
    直径：2mmx2mm "\M^jO  
    形状：圆形 '#@tovr  
    相位级次：16     R8<P}mv  
    InR/g@n+D1  
    Mi&jl_&  
    3.建模任务：入射光场 f 8836<c  
    )Fh5*UC  
    5\eM3w'd  
    高斯准直激光光束的光束参数 YhNO{4D  
    @a}jnl(2  
    • 波长：632.8nm l|&DI]gw  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K';x2ffj  
    $fl+l5?9  
    #Vi:-zyY  
     u~q6?*5  
    4.建模任务：期望输出光场 V`XtGTx  
    2io~pk>  
    _iZ_.3 Ip  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &x<y4ORH|  
    Ub-q0[6  
    • FWHM-直径：0.5mm C(kIj  
    • 边缘宽度：50um r;c ILS|Xr  
    • 效率：>95% jQrw^6C  
    • 信噪比（SNR）：>30dB tKKQli4Mn4  
    • 杂散光：<5% e.jbFSnA  
    :J6lJ8w ?  
     zyi;vu  
    `PApmS~} .  
    5.设计方案 wPrqFpf  
    hO] vy>i;  
     d| OEZx  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ErXzKf  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 1'"TO5  
    T1_>qnSz  
    ZF~@a+o  
     *$yU|,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wY6m^g$h3  
     G  Ps//  
    $Cx?%X^b  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `4kVe= {  
    • 用户必须输入所需的信息 @pkQ2OM 2  
    - 入射场 !ZrU@T  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^'ac |+  
    - 系统参数 Uon^z?0A  
    - 制造条件 <Po$|$_~  
    >JckN4 v  
     rK} =<R  
    ur K~]68  
    7.设计过程 Sahz*f  
    LZH~VkK@m}  
    N83c+vs%c  
    Hx#1TqC /  
    K|sk]2.  
    5~GH*!h%;  
    eNc>^:&y*  
    设计和优化过程由两步完成： ALXie86a8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 V18 A|]k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 KI Xp+Z  
     s_}q  
    8.系统模拟 N/6! |F  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }^tW's8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -"uOh,G}  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 &5d~ODO  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vef9*u`  
    !hWS%m@  
     51-@4E2:l:  
    @<`P-+m  
    9. 初始几何光学设计的结果 u1;sH{YK>  
    r@u8QhD  
    c$^~7.~{Qy  
    y/>IF|aX  
    v+(-\T\i  
    感兴趣的优化函数 Aa4 DJ  
    • 效率满足（>95%） CWY-}M  
    • 信噪比不满足（<30db） 7.FD16  
    • 杂散光不满足（>5% ,xI FF-[0  
     8@,8j!$8G  
    7A"v:e  
    ^?5HagA  
    lsA?|4`mn  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4t,f$zk  
           ;u;_\k<qK  
    :Lu 9w0>f  
    zS*vKyye>  
     crQ_@@X?<  
    Ubm]V{7  
    感兴趣的优化函数 i F \H  
    • 效率满足（>95%） /tj_WO_  
    • 信噪比满足（<30db） }'`}| pM$  
    • 杂散光满足（<5%） z-N N( G+  
    %>- ?oor  
    11.总结 T/234;Uf|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Y_nl9}&+C0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 BU.O[?@64  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~s*kuj'%+  
    • 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。 ZRj/lQ2D  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 u0F{.fe  
     
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