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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 huat,zLS  
     aj`_* T"A  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 o4t6NDa  
    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]()#?Gr  
    i-FsA  
    2．模拟任务 S x0QPX  
    ,ZWaTp*D/  
    PZ.q  
    DOE： eEmuE H@X  
    相位型衍射 $8{v_2C){  
    光束整形器 Yw6^(g8  
    直径：2mmx2mm BM>'w,$KL  
    形状：圆形 7x''V5*j  
    相位级次：16     MhL>6rn  
    1yd}F`{8UF  
    j3Ps<<eA  
    3.建模任务：入射光场 +:ih`q][b  
    V`& O`  
    1m4Xl%KS>  
    高斯准直激光光束的光束参数 D!WyT`T  
    lF#p1H>\  
    • 波长：632.8nm !mIr_d2"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G$oi>zt3  
    a d#4W0@S  
    Ad)::9K?J  
      ZcE:r+  
    4.建模任务：期望输出光场 G?dxLRy.do  
    b-OniMq~  
    _q z^|J  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5Z_7Sc  
    (N^tg8Z<  
    • FWHM-直径：0.5mm lN~V1(1B  
    • 边缘宽度：50um Q:^.Qs"IK  
    • 效率：>95% M" vd /F V  
    • 信噪比（SNR）：>30dB vE{L`,\ q  
    • 杂散光：<5% .H#<yPty  
    fq<JX5DER  
     Ba#wW E  
    ,)35Vi;.  
    5.设计方案 TsF>Y""*M  
    &xLCq&j 1  
    zPc kM)  
    • 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）。 z,K;GZuP  
    • 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）。 yFY:D2  
    jt`\n1q)  
    U["-`:>jfp  
     nh]}KFO h  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T*{nf  
     b]6@ O8  
    $_f"NE}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d}^G790  
    • 用户必须输入所需的信息 "?v{?,@  
    - 入射场 e1/{bX5  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @8eQ|.q]Q  
    - 系统参数 @(W{_mw  
    - 制造条件 ?rxq//S2  
    ~A@HW!*Z@  
     {'a|$u+  
    uD4j.%  
    7.设计过程 qAW?\*n5N  
    5 >\~jf  
    ]x5+v0   
    ?k$'po*Eq  
    h,zM*zA_  
    KdXqW0nm  
    9Q>85IiT  
    设计和优化过程由两步完成： 8/s?Gz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O)$Pvll  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 y$y!{R@   
     +SNjU"x  
    8.系统模拟 'h87 A-\!F  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ({0:1*lF@  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @! {Y9k2  
    • 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。 N|e#&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 bbs'>D3  
    He*c=^8k  
     5@_kGoqd  
    2 9#jKh  
    9. 初始几何光学设计的结果 YkSHJ{ >  
    RXRoMg!-P  
    5tl( $j  
    z\`tn z7>$  
    5m2f\^U  
    感兴趣的优化函数 hn=tSlte  
    • 效率满足（>95%） x|$|~ 6f=n  
    • 信噪比不满足（<30db） kRqe&N e  
    • 杂散光不满足（>5% +~$pkxD"  
     C7Fx V2  
    $.x,[R aN  
    8Dkq+H93  
    weH3\@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5x"eM=  
           =2@ V}  
    0.[tEnLZ  
    ~P BJ~j+G  
     89x;~D1  
    "0 $UnR  
    感兴趣的优化函数 DY\~O  
    • 效率满足（>95%） 8"}8Nrb0  
    • 信噪比满足（<30db） ' eh }t  
    • 杂散光满足（<5%） Kay\;fXT  
    >hY.F/[  
    11.总结 E[cH/Rm  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Lp) P7Yt-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *x:*Q \|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 F+ %l= fs  
    • 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。 8Si3 aq3  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 t:"3M iM=c  
     
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