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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 624l5}@:  
     y@e/G3  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 kect)=T(  
    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。 sZA7)Z`7  
    vT)FLhH6*  
    2．模拟任务 WQK ~;GV-  
    g=Rl4F]  
    AfB,`l`k  
    DOE： LS <\%A}  
    相位型衍射 Gg8F>y<[R  
    光束整形器 b dP @^Q  
    直径：2mmx2mm "K;f[&xO,o  
    形状：圆形 e+Vn@-L;  
    相位级次：16     Gg$4O8  
    L3pNna  
    lXjhT  
    3.建模任务：入射光场 R0HzNk  
    2Jm#3zFYz3  
    \AQ*T`Dq  
    高斯准直激光光束的光束参数 RR |Z,  
    gLy1*k4  
    • 波长：632.8nm i_Ol vuy~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm b8@?fC+tm  
    4c0 =\v  
    Wa.y7S0(@  
     _<}oBh  
    4.建模任务：期望输出光场 Z4KYVHD,  
    n%X5TJE  
    }xJ ).D  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >{R+j4%  
    rrz^LD  
    • FWHM-直径：0.5mm &!N9.e:-]  
    • 边缘宽度：50um /fgy07T  
    • 效率：>95% yI$KBx/]n  
    • 信噪比（SNR）：>30dB k}18 ~cWM  
    • 杂散光：<5% /3#)  
    +7E&IK  
     fkk&pu  
    \3q Z0  
    5.设计方案 ;XagLy  
    XN|[8+#U<@  
    rJtpTV@.  
    • 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）。 1{1 5#W  
    • 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）。 l_$ le  
    0Sx$6:-~  
    JIL(\d  
     .:r l<.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zPm|$d  
     wjy<{I  
    vb.}SG>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 f0M5^  
    • 用户必须输入所需的信息 :yxP3e%rp  
    - 入射场 yd|ao\'=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <~z@G MQCf  
    - 系统参数 L5DeLF+  
    - 制造条件 1EiSxf  
    R/EpfYOX  
     2,'~'  
    OjWg>v\ v  
    7.设计过程 uxx(WS  
    z#HNJAQ#|  
    ,4mb05w;d  
    Kt3T~k  
    <H,E1kGw9  
    &[b(Lx|i  
    JCjV,  
    设计和优化过程由两步完成： |Ml~_m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6qR5A+|;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 'IQ;; [Q  
     a! gj_  
    8.系统模拟 yRy^'E~  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 W %<,GV  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 y/Ui6D  
    • 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。 `|p8zV  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *E|#g  
    gY {/)"  
     sq_ yu(  
    ^]k=*>{ R  
    9. 初始几何光学设计的结果 K?@x'q1  
    pnpf/T{xpM  
    n,#o6ali>  
    _a\$uVZ  
    h9Tst)iRi  
    感兴趣的优化函数 woUt*G@  
    • 效率满足（>95%） ZFC&&[%-sG  
    • 信噪比不满足（<30db） {W'{A  
    • 杂散光不满足（>5% 0ky3rFSh1  
     f?lnBvT|b  
    #X"fm1  
    Zx&=K"  
    J3 xi5S  
    10. 后续IFTA优化后的结果 3ih:t'N-  
           9Xe|*bT  
    ZdJQ9y  
    [{PmU~RMYf  
     ~? n)/i("  
    ]# ;u]  
    感兴趣的优化函数 0zpA<"S  
    • 效率满足（>95%） _b! TmS#F1  
    • 信噪比满足（<30db） +{\b&q_  
    • 杂散光满足（<5%） !DBaC%TGC  
    wV q4DE  
    11.总结 OzV|z/R2'  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :M$8<03>F  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /6FPiASbS  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %'MR;hQsd8  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 m!WDXt  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Of;$ VK'  
     
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