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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 ;dgp+  
     +\ .Lp 5  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 &B1WtW  
    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。 GGs}i1m  
    Kis"L(C  
    2．模拟任务 SoK iE  
    {cVEmvE8  
    `b7t4d*  
    DOE： Eo]xNn/g  
    相位型衍射 t-bB>q#3>  
    光束整形器 5<Nx^D  
    直径：2mmx2mm 7ZWgf"1j  
    形状：圆形 Dp-z[]})1  
    相位级次：16     S;#'M![8  
    v`Oc,  
    BUXpC xQ  
    3.建模任务：入射光场 >_T-u<E  
    ,w4V?>l  
    j'"J%e]  
    高斯准直激光光束的光束参数 >!1-lfa8  
    tFOhL9T  
    • 波长：632.8nm Btn]}8K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z,Dl` w  
    j{+.tIzpq[  
    1^JS Dd  
     .Vvx,>>D  
    4.建模任务：期望输出光场 #?- wm  
    [?N~s:}  
    ^o&. fQ*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;+ hH  
    e8?jmN`2  
    • FWHM-直径：0.5mm BuXqd[;K%  
    • 边缘宽度：50um s R/F"  
    • 效率：>95% T!)(Dv8@F  
    • 信噪比（SNR）：>30dB mGg+.PFsM  
    • 杂散光：<5% F0Yd@Lk$_  
    5D//*}b,  
     `1IgzKL9  
    ^9:Z7 >Z  
    5.设计方案 a~y'RyA  
    :nOFR$ W  
    &7tbI5na@  
    • 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）。 DT&@^$?  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 8P&:_T!  
    }9}h*RWm  
    0*{%=M  
     ^v7gIC  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 RPL:-  
     m#\ dSl}  
    R.yvjPwJ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8XE7]&)];  
    • 用户必须输入所需的信息 z9Rp`z&`E  
    - 入射场 L`TRJ.GaJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） q9s=~d7  
    - 系统参数 d<P\&!R(  
    - 制造条件 Bh-ym8D  
    p9{mS7R9T  
     O)r4?<Q  
    @GW #&\yM  
    7.设计过程 d5:c^`  
    FXkM#}RgNm  
    ,.FxIl ]  
    xMG~N`r  
    FJ)$f?=Qd  
    $*=<Yw4  
    <frutU16\  
    设计和优化过程由两步完成： k~1?VQ+?M  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 0oIe> r  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .3Oap*X  
     PB\x3pV!}  
    8.系统模拟 \z(gqkc 6  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 S;`A{Mow  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Qd3 j%(  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ]Er$*7f  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -PR N:'T  
    ~2-1 j  
     Vs!Nmv`  
    >tW#/\x{  
    9. 初始几何光学设计的结果 &gx%b*;`L0  
    gc$l^`+M  
    Lt>IX")  
    YT(AUS5n  
    -6B4sZpzD  
    感兴趣的优化函数 8FY?!C  
    • 效率满足（>95%） %n9aaoD  
    • 信噪比不满足（<30db） c9h6C  
    • 杂散光不满足（>5% iGB}Il)  
     $1`2 kM5  
    z-)O9PV  
    |@4' <4t  
    k;FUs[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 *gWwALGo5  
           1p=]hC  
    F7#JLE=  
    :"/d|i`T  
     T9   
    1 ]b.fD  
    感兴趣的优化函数 (<C3Vts))  
    • 效率满足（>95%） I b5rqU\  
    • 信噪比满足（<30db） j&qub_j"xX  
    • 杂散光满足（<5%） TarY|P7_  
    tY4;F\e2|A  
    11.总结 Rnq7LGy  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {R `[kt  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 i=2N;sAl  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [/8%3  
    • 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。 CzrC%xy  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Mb*?5R6;  
     
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