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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 )a0l:jEOc  
     %h(%M'm?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 u ]y[g  
    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。 xtCMK1# x  
    <o9i;[+H-  
    2．模拟任务 _"x%s  
    X*MK(aV3  
    02J(*_o  
    DOE： /":/DwI'   
    相位型衍射 X2I_,k'fQ  
    光束整形器 v .*fJ   
    直径：2mmx2mm LK4NNZf7  
    形状：圆形 N"<.v6Z  
    相位级次：16     qi/k`T  
    OmkJP  
    S0OL;[*.  
    3.建模任务：入射光场 }fk3a9j9u  
    yp4[EqME  
    q_ ^yma  
    高斯准直激光光束的光束参数 R|}4H*N  
    !YpH\wUyvP  
    • 波长：632.8nm uX!6: v]  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z,AY<[/C  
    8.jf6   
    H!0m8LCnb  
     %5+X  
    4.建模任务：期望输出光场 CB-;Jqb  
    g$2#TWW5  
    (Z @dz  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~tTn7[!  
    G6{'|CV  
    • FWHM-直径：0.5mm ^w%%$9=:r  
    • 边缘宽度：50um gnzg(Y]5w  
    • 效率：>95% IhK SwT  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Z" H;t\P  
    • 杂散光：<5% &?Erkc~#  
    i,"Xw[H*s  
     |AE{rvP{@  
    x6JV@wA&  
    5.设计方案 F (kq  
    .3UJ*^(?  
    z &P1C,n)  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 bBc<p{  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 *w. ":\P]  
    'Q=)-  
    "9^b1UH<  
     y5=,q]Qjk[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &-o5lrq  
     j&/+/s9N  
    fBZLWfp9  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :zo5`[P  
    • 用户必须输入所需的信息 Nz3+yxv1  
    - 入射场 #>KiX84  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Fhllqh)  
    - 系统参数 i"n_oO  
    - 制造条件 w^zqYGxG)  
    Vb#a ,t  
     ,<K+.7,)E  
    vy5Fw&?"  
    7.设计过程 ,J+L_S+B~  
    4Zu1G#(zP  
    _kRc"MaB  
    wXp:XZ:]T  
    ny+r>>3Td  
    ox<&T|  
    lr;ubBbT  
    设计和优化过程由两步完成： *^g]QQ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .]KC*2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 qHgtd+ I  
     <Qv/# k  
    8.系统模拟 MC,Qv9m  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V.$tq  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ><IWF#kUA  
    • 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。 :+>7m  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f4AN"rW  
    (O(TFE5^  
     RFS} !_t+|  
    FsO-xG"@"  
    9. 初始几何光学设计的结果 T ?[;ej:  
    Wk3-J&QbS  
    @$5~`?  
    4P)#\$d:  
    1 Vc_jYO@  
    感兴趣的优化函数 P}a$#a'!  
    • 效率满足（>95%） MUZ]*n&0  
    • 信噪比不满足（<30db） kq(><T  
    • 杂散光不满足（>5% =AzkE]   
     \$4z@`nY  
    Hci>q`p#  
    [S]q'c)  
    OW=3t#"7Kp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 vv Y?8/  
           H!}L(gjEG  
    (ot56`,k  
    ; \co{_&D  
     =ZU!i0 K  
    SfPQ;s'  
    感兴趣的优化函数 "v wLj:  
    • 效率满足（>95%） DC> R  
    • 信噪比满足（<30db）  (t5y$b c  
    • 杂散光满足（<5%） [ R8BcO(  
    wTR?8$  
    11.总结 LzLJ6A>;R  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^Lfwoy7R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Rvf{u8W  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [cEGkz  
    • 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。 "WGKwi=W  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &@|? %  
     
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