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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 KM (U-<<R  
    C78d29  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ~I/7{B|yX  
    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。 hmkcW r`  
    >'^l>FPc  
    2.模拟任务 B!< {s'  
    vzaxi;S<  
    Yl1@ gw7  
    DOE: ' 7>}I{Lq  
    相位型衍射 ~;m~)D  
    光束整形器 cJ:BEe  
    直径:2mmx2mm I?-9%4 8iM  
    形状:圆形 @tjC{?5Y  
    相位级次:16
    0e8)*2S  
    V6wYJ$]  
    sutj G`m  
    3.建模任务:入射光场 y9\s[}c_  
    9 J5Z'd_  
    & PHHacp  
    高斯准直激光光束的光束参数 *JO"8iLw  
    {LJCY<IGq  
    波长:632.8nm ZWf{!L,@Z  
    • 激光光束直径(1/e2):1mm r(vk2Qy  
    Ev0V\tl>0  
    0]>p|m9K^<  
    #C%<g:F8  
    4.建模任务:期望输出光场 >R!^aJ  
    Y!&dj95y  
    NX)7g}S  
    期望输出场的参数=设计目标图样(DTP): <;9 vwSH>  
    _,F wt  
    • FWHM-直径:0.5mm jIdhmd* $z  
    • 边缘宽度:50um %_tL}m{?  
    • 效率:>95% :X`J1E]Rjd  
    • 信噪比(SNR):>30dB y ImriCT  
    • 杂散光:<5% ,u]kZ]  
    } A# C  
    2?-}(F;Z  
    i@B5B2  
    5.设计方案 yxA0#6so  
    7^Onq0ym T  
    QG9 2^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件(DOEs)。 |u;5|i  
    • 对于当前案例,我们使用衍射光束整形器会话编辑器(Diffractive Beam Shaper session editor)。 SKG_P)TnO  
    >656if O  
    (\R"v^  
    +%gh?  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 D]oS R7h  
    U_I'Nz!^ t  
    _&w!JzpXT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 i!czI8  
    • 用户必须输入所需的信息 \*_a#4a  
    - 入射场 QCtG #/  
    - 期望的输出场=设计目标图样(DTP) {h@R\bU  
    - 系统参数 X)uT-Fy  
    - 制造条件 +JQN=nTA  
    N$=<6eQm  
    +pjD{S~Y  
    "ht2X w  
    7.设计过程 !Sw7!h.ut  
    TkQ05'Qc  
    LTa9' q0  
    TAGqRYgi  
    =n#xnZ3  
    Pp.X Du  
    4QDF%#~q^  
    设计和优化过程由两步完成: 'vCFT(C-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E&"bgwav{(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法(IFTA)进行后续的优化。 @w|~:>/g  
    b8`O7@ar  
    8.系统模拟 l5@k8tnz  
    • 设计和优化后,IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4l z9z>J.V  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A>'o5+  
    • 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。 z1YC%Y|R  
    • 然后用户可以任意修改系统,来进行进一步的分析。 w1iQ#.4K_  
    pG|DT ?  
     /h   
    Q4Cw{2r  
    9. 初始几何光学设计的结果 ;%Z)$+Z_)<  
    $)PNf'5Zg  
    1s1$J2LX  
    RJSNniYr7  
    '5{gWV`  
    感兴趣的优化函数 %)]{*#N4  
    • 效率满足(>95%) U${dWxC  
    • 信噪比不满足(<30db) HPu nNsA  
    • 杂散光不满足(>5% y5oiH  
    ]V}";cm;2  
    r1t  TY?  
    Y2Y/laD  
    bY]aADv\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0~"{z >s '  
           6J-tcL*4"%  
    lKwIlp  
    4R}2H>VV%  
    [?_^Cy  
    na>UFw7>*  
    感兴趣的优化函数 'BtvT[KM  
    • 效率满足(>95%) 3-z57f,}6~  
    • 信噪比满足(<30db) ,uK }$l  
    • 杂散光满足(<5%) O*T(aM3r  
    @ 2Z{en?  
    11.总结 #sN]6  
    • VirtualLab Fusion允许设计,优化和分析衍射光束整形器。 qgDd^0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8+^q9rLii  
    • 可以生成任意二维场分布,通常是高帽或线。 3Vs8"BFjz  
    • 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。 t#=W'HyW8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _-$(=`8|<{  
     
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