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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 r;|Bc$P  
     l]sO[`X  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 O<6/0ub&+h  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 z9w@-])  
    k{c~  
    2．模拟任务 ~q4DePVE  
    e&; c^Z  
    {@Diig  
    DOE： `Jm{K*&8Q  
    相位型衍射 0qG[hxt%  
    光束整形器 d2.n^Q"?3  
    直径：2mmx2mm <' P|g  
    形状：圆形 {D."A$AAa  
    相位级次：16     W.MJyem  
    k_P`t[YZV  
    D.*JG7;=Z  
    3.建模任务：入射光场 o&(%:|  
    7c %@2  
    \RQ5$!O  
    高斯准直激光光束的光束参数 Kw!`u^>  
    Z"Et]xSU%$  
    • 波长：632.8nm Mh~T.;f.qq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm $XyGCn  
    R)<Fqa7Tm  
    !cSD9q*  
     a.%]5%O;t  
    4.建模任务：期望输出光场 ik8e  
    Y] P}7GZ  
    OR?8F5o?p  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6O tv[8^}  
    JSGUl4N  
    • FWHM-直径：0.5mm t&eD;lg :  
    • 边缘宽度：50um {GHGFi`Z  
    • 效率：>95% e% 5!  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `&pb`P<`  
    • 杂散光：<5% cgz'6q'T  
     }Ecm  
     \GMudN  
    ~-W.yg6D{  
    5.设计方案 *,'"\n  
    jDXmre?  
    g^0  
    • 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）。 i w m7M  
    • 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）。 t:M>&r:BL  
    =602%ef\  
    TS UN(_XGW  
     A)`M*(~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 PY>j?otD  
     j<l>+., U  
    2B!nLL Cp+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 u{H_q&1  
    • 用户必须输入所需的信息 =A!I-@]q<  
    - 入射场 8i:b~y0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "UA W  
    - 系统参数 \ [>Rt  
    - 制造条件 }:jXl!:V  
    rzl2Oj"4  
     *-P@|eg  
    niA{L:4  
    7.设计过程 n"dT^ g  
    \{UiGCK  
    rcyH2)Y/e  
    Q2fa]*Z5  
    GGLVv)  
    wkIH<w|jb  
    aX~iY ~?_  
    设计和优化过程由两步完成： [6/ %ynlP  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =3( ZUV X  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^3r2Q?d\  
     WrG)&&d  
    8.系统模拟 9]7^/g*!  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 q g%<>B&"  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9k *'5(D4S  
    • 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。 h[lh01z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "arbUX~d  
    ](a<b@p  
     9JUlu  
    _C*}14 "3  
    9. 初始几何光学设计的结果 XDI@ mQmzB  
    T %cN(0 @  
    U#Z}a d?VX  
    !D6@\  
    |H |ewVUY  
    感兴趣的优化函数 EL+}ab2S  
    • 效率满足（>95%） :_?>3c}L  
    • 信噪比不满足（<30db） Y)!5Z.K  
    • 杂散光不满足（>5% 2smLv1w@  
     goxgJOiB  
     F-ijGGL#  
    y\@XW*_?  
    YL{LdM-xM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 IB?5y~+h  
           4~Z\tP|Q.  
    7pGlbdS  
    \.*aC)  
     Uq[NO JC  
    $I tehy  
    感兴趣的优化函数 :Tjo+vw7$H  
    • 效率满足（>95%） ikofJl]9  
    • 信噪比满足（<30db） ,Z52d ggD  
    • 杂散光满足（<5%） |#MA?oz3T  
    \Mi y+<8$  
    11.总结 XLzHm&;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2>UyA.m0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fwOvlD&e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 FfP Ce5)  
    • 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。 u/``*=Y@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ffSecoX  
     
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