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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 #a=~a=c(^  
     |sklY0?l(  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 xO2CgqEb  
    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。 $kCLS7 *  
    >'96SE3  
    2．模拟任务 Q=Y1kcTOn  
    Mg76v<mv<  
    !Au9C   
    DOE： mnS F=l;;  
    相位型衍射 |\_d^U &`  
    光束整形器 :Vl2\H=P  
    直径：2mmx2mm OVgx2_F  
    形状：圆形 w.6Gp;O  
    相位级次：16     RYem(%jq  
    O[/l';i  
    :bV1M5  
    3.建模任务：入射光场 25CO_  
    ej&ZE n  
    9$oU6#U,h  
    高斯准直激光光束的光束参数 JVk"M=c  
    f+iM_MI  
    • 波长：632.8nm &S|%>C{P.w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm q]>m#yk   
    `U[s d*C"  
    $wx)/t<  
     1pT-PO 3=  
    4.建模任务：期望输出光场 {X'D07q  
    d0MF\yxh  
    FqpUw<]6s  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1hnw+T<<W  
    3'D<'S}[  
    • FWHM-直径：0.5mm KoL3CA"N  
    • 边缘宽度：50um (#`1[n+b`x  
    • 效率：>95% <qpDAz4k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Zn]njf1x  
    • 杂散光：<5% -p\uW 0XA  
    [h^>Iq (Z  
     NHjZ`=J s  
    FG[YH5  
    5.设计方案 ,]UCq?YW)T  
    N akSIGm  
    /9..hEq^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 h<8.0  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ++)3*+N+  
    q!+&|F  
    E=9xiS  
     2Yt+[T*  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ExDv7St1(k  
     jx7b$x]  
    :s5wFumD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /PuN+M  
    • 用户必须输入所需的信息 QFS5PZ  
    - 入射场 C%l+<wpXO  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2GRdfX  
    - 系统参数 E"l/r4*f@  
    - 制造条件 5i42o+'  
    fi.[a8w:W  
     f,_EPh>  
    Z:2a_A tm  
    7.设计过程 Bl"BmUn  
    ^[]@dk9  
    QxaW x  
    d}2$J1`  
     ~;#OQ[  
    6 ?C|pO  
    'zg; *)x1/  
    设计和优化过程由两步完成： nGqD{!i<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 D; bHX  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 qP}187Q1  
     k,mgiGrQ  
    8.系统模拟 e M$NVpS3  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 C =6.~&(  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 | pA  
    • 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。 ?{Rv/np=F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \=yWJ  
    -xXz}2S4  
     ZHWxU  
    Zr%,F[j?  
    9. 初始几何光学设计的结果 TJY  [s-  
    aGR!T{`   
    KT>eE  
    EL?6x  
    b,tf]Z-  
    感兴趣的优化函数 FZ0wtS2  
    • 效率满足（>95%） ,L.*95 ,  
    • 信噪比不满足（<30db） `v|w&ty*  
    • 杂散光不满足（>5% N-9Vx#i  
     ; m]KKB  
    $:i%\7=  
    '[z529HN  
    L xg,BZV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ;tZ;C(;<  
           PXRkK63  
    b5u8j  
    <U]!1  
     e@ mjh,  
    h| T_ k  
    感兴趣的优化函数 FkH HTO  
    • 效率满足（>95%） =,])xzG%  
    • 信噪比满足（<30db） 0eP ]  
    • 杂散光满足（<5%） sT*D]J 2  
    DT Cwf  
    11.总结 J dK' ~-L  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $\w<.)"#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 EDA%qNd]j  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <?&Y_  
    • 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。 Bo#,)%80  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 R_7[7 /a  
     
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