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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 Xdsd5 UUM  
     wt[MzpRP  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 K7Kd{9-2  
    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。 "wmQ,=  
    j./3)  
    2．模拟任务 (EIdw\  
    kWc%u-_  
    %+i g7a:  
    DOE： WZ'8{XY8  
    相位型衍射 bKYLBu:  
    光束整形器 "X g@X5BG  
    直径：2mmx2mm NQ !t`  
    形状：圆形 FAJ\9  
    相位级次：16     C;}~C:aJ  
    .6+j&{WNo!  
    bdk"7N  
    3.建模任务：入射光场 ]T}G-  
    W`^'hka  
    mQtGE[  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;hJTJMA6/6  
    2)h i(  
    • 波长：632.8nm BhLYLlXPY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm nV,qC .z  
    oqB(l[%z2  
    )t9<cJ=  
     gpVZZ:~  
    4.建模任务：期望输出光场 hf^,  
    9xyj,;P>  
    ZOK2BCoW  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YH&`+ +  
    IUAx*R  
    • FWHM-直径：0.5mm r#JE7uneT  
    • 边缘宽度：50um s[NkPh9&  
    • 效率：>95% $FZ~]Ef  
    • 信噪比（SNR）：>30dB "n," >  
    • 杂散光：<5% m{x[q  
    7f#e#_sM;  
     jxL} tS{j  
    =LDzZ:' X  
    5.设计方案 rQ(Aj  
    =21$U[  
    MzL^u8  
    • 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）。 T=(/n=  
    • 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）。 rS\j9@=Y4  
     #8MA+  
    L/_h5Q:'W  
     6x)7=_:0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 *9y)B|P^  
     LdwWB `L  
    f <fa +fB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 aTuD|s  
    • 用户必须输入所需的信息 zUXQl{  
    - 入射场 &YGd!Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $~!%Px)  
    - 系统参数 N9tH0  
    - 制造条件 VdjS\VYe,  
    Qn(2UO!pD  
     8om6wALXB  
    Wf/r@/ q  
    7.设计过程 ]W~\%`#8?  
    '#!nK O2<  
    Oq@+/UWX  
    7DDd 1"jE  
    ~7+7{9g  
    Xyy;BO:  
    JFH3)Q  
    设计和优化过程由两步完成： FeoI+K A  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r&oR|-2hRk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [Gop-Vi/~  
     bc=,$  
    8.系统模拟 EudX^L5U<d  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 h/5|3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nNz1gV:0X  
    • 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。 ^MIF+/bQ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [~*5uSG  
    0gO_dyB  
     w=:o//~6j  
    WfpQ   
    9. 初始几何光学设计的结果 J9eOBom8e<  
    J!Er%QUR  
    1/+d@s#t  
    VK*Dm:G0  
    \ne1Xu:hM  
    感兴趣的优化函数 vF@hg)A  
    • 效率满足（>95%） 7f|8SB  
    • 信噪比不满足（<30db） fn.KZ  
    • 杂散光不满足（>5% NIgqdEu1  
     ?+av9;Kg  
    h ` qlI1]  
    */c4b:s  
    Z,zkm{9*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <}75Xo  
           E|{(O  
    Em)U`"j/9  
    } I>68dS[  
     !q\MXS($#u  
    \ vn!SO7  
    感兴趣的优化函数 ypU-/}Cf,  
    • 效率满足（>95%） >[}lC7 z,  
    • 信噪比满足（<30db） B@cC'F#G  
    • 杂散光满足（<5%） /T _{k.  
    f~Y;ZvB  
    11.总结 A0hKzj  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Y TpiOPf  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 )5T82=[h<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {uUV(FzF6  
    • 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。 .3 >"qv  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4>^LEp  
     
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