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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 ]` ]g@v  
     kq-6HDR  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 :.iyR  
    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。 @T&t.|`  
    iePf ]O*  
    2．模拟任务 xNpg{cQ=  
    lJ{V  
    1pP1d%  
    DOE： >t3'_cBC!  
    相位型衍射 6:?rlh  
    光束整形器 jxw_*^w"  
    直径：2mmx2mm u1cu]Sj0  
    形状：圆形 E=u/tpj  
    相位级次：16     TfRGA (+#  
    Yv )aAWEa  
    H"CUZ  
    3.建模任务：入射光场 *8)2iv4[  
    E'c%d[:H,  
    -2i\G.,J  
    高斯准直激光光束的光束参数 l#bAl/c`  
    IfV  3fJ7  
    • 波长：632.8nm b |7ja_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm lIf(6nm@  
    ?4[H]BK  
    4v dNMV~  
     feEMg  
    4.建模任务：期望输出光场 "tu*YNP\Q  
    &~-~5B|3"  
    ^# e~g/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: op7FZHs  
    } /e`v6  
    • FWHM-直径：0.5mm pOga6'aB)  
    • 边缘宽度：50um z.)p P'CJo  
    • 效率：>95% naNyGE7)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K`k'}(vj  
    • 杂散光：<5% @5<CXTdF9c  
    SH8/0g?  
     fgF;&(b  
    27 GhE  
    5.设计方案 ~]uZy=P? 5  
    x5Zrz<Y$w  
    ^_>!B)  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 0ys~2Y!eH  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 nr\q7  
    +F@_Es<6  
    @Doyt{|T  
     Z=+03  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ii4B?E  
     IA*KaX2S<  
    ?o[L7JI  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %_gho  
    • 用户必须输入所需的信息 BC/_:n8O  
    - 入射场 1n%8j*bJq  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） y,m2(V  
    - 系统参数 }zMf7<C  
    - 制造条件 {'bip`U.  
    >HTbegi  
     ?IYY'fS"  
    B 0)]s<<  
    7.设计过程 g]$ 4~"|.  
    |)U|:F/{@  
    '$m7ft}  
    ;")A{tX2  
    g+[kde;(^  
    fA^Em)cs2  
    ~&VN_;j_  
    设计和优化过程由两步完成： 6yIvaY$KR  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (36K3=Qa  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 CjL<RJR=  
     I6w~H?ul@*  
    8.系统模拟 TD,nIgH`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A7-r <s  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e!x6bR9EZ  
    • 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。 f3PMVf:<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8^yJqAXK  
    YD[H  
     1dG06<!  
    zlf} .  
    9. 初始几何光学设计的结果 t[C1z  
    OtUr GQP  
    }ot"Sx\.  
    y?z\L   
    _p}xZD\?,  
    感兴趣的优化函数 hR)2xz  
    • 效率满足（>95%） x:z0EYL  
    • 信噪比不满足（<30db） /iM$Tb5  
    • 杂散光不满足（>5% ?y7w}W  
     \e:d)^cbh  
    V[hK2rVH.  
    6m`{Z`c$  
    J !#Zi#8sF  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Fi;VDK(V9  
           T] | d 5E  
    xHkxc}h  
    ;4~U,+Av  
     Tj/GClD:%  
    s: |M].  
    感兴趣的优化函数 3C^1f rF  
    • 效率满足（>95%） j$@tK0P  
    • 信噪比满足（<30db） _a'A~JY  
    • 杂散光满足（<5%） #}yTDBt  
    H7&xLYQ2  
    11.总结 (H#M<N  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 T{Zwm!s  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 6`e@$(dfA  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #G;X' BN  
    • 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。 -G`.y?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 yp]@^TN  
     
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