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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 95?$O~I  
    ks 3<zW(  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 A GS?<6W-  
    展示了可能的期望需求,设计,优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 H-^>Co_  
    / u>")f  
    2.模拟任务 b@z/6y!  
    o}Dy\UfU  
    umSbxEZU@  
    DOE: Rf2;O<  
    相位型衍射 G|IO~o0+  
    光束整形器 vMj"%  
    直径:2mmx2mm V. \do"m  
    形状:圆形 |BF4 F5wC?  
    相位级次:16
    3%!d&j>v  
    |brl<*:  
    b!ot%uZZ  
    3.建模任务:入射光场 ([tbFI}A  
    m7g; psg  
    WPCaxA+l  
    高斯准直激光光束的光束参数 hSo\  
    G W|~sE +  
    波长:632.8nm <gQw4  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm X0Xs"--}  
    "*XR'9~7  
    e ST8>r  
    zF3fpEKe  
    4.建模任务:期望输出光场 *siS4RX2  
    :74)nbS  
    kImS'i{A  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): f9X*bEl9;`  
    UIovv%7zZ  
    • FWHM-直径:0.5mm V!a\:%#^Y  
    • 边缘宽度:50um y]+i. 8[  
    • 效率:>95% *:aJlvk  
    • 信噪比(SNR):>30dB '@ (WT~g  
    • 杂散光:<5% AEe*A+  
    ]k " j  
    W6 f*>  
    wh[XJ_xY  
    5.设计方案 AQQeLdTq  
    +tES:3Pi  
    jf~/x>Q  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 ^ejU=0+cN  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 3a"4Fn  
    7rbl+:y2  
    E[)`+:G]  
    q} U^H  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 BXnSkT7  
    aS-rRL|\L  
    gH(,>}{^K  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t+|c)"\5h  
    • 用户必须输入所需的信息 [wj&.I{^s  
    - 入射场 B9&"/tT  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) "z1\I\ ^  
    - 系统参数 wFnIM2a,  
    - 制造条件 wm=!tx\`k  
    9EIHcUXe  
    &CV%+  
    [x kbzJ  
    7.设计过程 :{E;*v_!v  
    W}50E.\#  
    {AoH  
    <=W;z=$!Bb  
    yCwBZ/C  
    w[S2 ] <  
    ,JYvfCA  
    设计和优化过程由两步完成: 2,{m>fF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 KnaQhZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 {r?O>KDQf(  
    /U4F\pZl  
    8.系统模拟 BA4qQCS;5  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 U7bbJ>U_|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $Y5R^Y  
    • 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。 p-POg%|&<  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 \tc 4DS  
    Z@nWx]iz  
    AcqsXBKd  
    H~Xi;[{7  
    9. 初始几何光学设计的结果 kAsYh4[  
    <5%x3e"7u  
    wR@&C\}9  
    U p=J&^.  
    .]SE>3  
    感兴趣的优化函数 0,a\vs%@X  
    • 效率满足(>95%) 5(W`{{AW  
    • 信噪比不满足(<30db) dO =fbmK  
    • 杂散光不满足(>5% 6 9_etv  
    M0YV Qa  
    )kfj+/  
    vq-Tq>  
    [xe(FFl+  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]a F,r"  
           2I(b ad  
    .Zv@iL5  
    e<2?O  
    A\nL(Nd  
    f s_6`Xt  
    感兴趣的优化函数 1$2'N~`#U  
    • 效率满足(>95%) -'ePx f  
    • 信噪比满足(<30db) FW~%xUSE5  
    • 杂散光满足(<5%) scZdDbL6+  
    | #Z+s-  
    11.总结 IhoV80b  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 SEu1M}+E  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sH(@X<{p  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 Q}zAC2@L  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 MHar9)$}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 BV_rk^}Ur  
     
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