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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  s>[{}7ca  
     vjlGXT`m  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 nX[;^v/  
    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。 \{v,6JC  
    O%JSViPw  
    2．模拟任务 '}{?AUDx  
    km 5E)_]  
    \ TL82H@D  
    DOE： oXGZK5w<l  
    相位型衍射 F)ci9-b@  
    光束整形器 6 =>G#  
    直径：2mmx2mm ]VjLKFb~U  
    形状：圆形 c> ~:dcy  
    相位级次：16     q=0 pQ1>  
    d"&3Q_2CD  
    uxDLDA$;  
    3.建模任务：入射光场 HeS'~Z$  
    V SAafux  
    )I9aC~eAD  
    高斯准直激光光束的光束参数 z7=fDe -  
    80&D""  
    • 波长：632.8nm a%J /0'(d  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm >oY^Gx  
    p_6P`Yx^e  
    7),*3c')  
     c@OP5L>{  
    4.建模任务：期望输出光场 K H}t:m+h  
    !S,pRS+  
    _*`q(dYcf  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: s]x2DH+_  
    r)B3es&&  
    • FWHM-直径：0.5mm /'&v4C^y>  
    • 边缘宽度：50um h48 bb.p2  
    • 效率：>95% fM:80bn L+  
    • 信噪比（SNR）：>30dB SIv[9G6  
    • 杂散光：<5% kI+b <$:D  
    V9{B}5KC  
     X;]3$\F  
    yJJ8 "s~i  
    5.设计方案 k?-S`o%Q  
    i./Y w  
    e "_"vbk  
    • 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）。 2np-Fc{S  
    • 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）。 9::YR;NY  
    L>:FGNf^H  
    7}07Pit  
     8S=c^_PJ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `~E<Sf<M  
     %zQ2:iT5@=  
    %kW3hQ<$  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Y_lCcu#OA  
    • 用户必须输入所需的信息 UJwq n"Q^  
    - 入射场 va+m9R0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8;.` {'r  
    - 系统参数 !F,s"  
    - 制造条件 +V89J!7  
    k>-'AWH^v  
     u]#8 $M2  
    B>aEH b  
    7.设计过程 6#-Z@fz%  
    .-%oDuB5zF  
    v1K4$&{F  
    #VR`?n?,  
    w6v1 q:20  
    3H <`Z4;  
    g4T3?"xMB_  
    设计和优化过程由两步完成： 4sQ~&@[Q+  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i*b4uHna  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 x"!#_0TT}  
     %9.bu|`KK  
    8.系统模拟 5Wl,J _<F  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 uTUa4 ^]*  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nu(eLUU  
    • 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。 rZ 6@b  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 LVWxd}0  
    ; ?j~8  
     B8>FCF&}E  
    %rX\ P  
    9. 初始几何光学设计的结果 YFAnlqC  
    XSls]o s  
    Y~x`6  
    B=^2g}mgK  
    ,Zr  YJ<  
    感兴趣的优化函数 R+x%r&L5F  
    • 效率满足（>95%） &a~L_`\'  
    • 信噪比不满足（<30db） wfWS-pQ  
    • 杂散光不满足（>5% l.yJA>\24I  
     9EjjkJ%)q  
    e4?<GT   
    L5TNsLx(  
    X%*brl$D  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #SK#k<&P  
           Q=MCMe  
    dcM+ylB  
    ByC1I.B`  
     hE9'F(87a  
    8o%E&Jg:  
    感兴趣的优化函数 P=}H1 #  
    • 效率满足（>95%） moZ)|y  
    • 信噪比满足（<30db） t>m8iS>  
    • 杂散光满足（<5%） `W D*Q-&n  
    deHY8x5uI  
    11.总结 Z={UM/6w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $Cut  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .[]{ Q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 dawVE O  
    • 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。 alWx=+d  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 K7n;Zb:BR  
     
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