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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 A3s-C+@X  
     rInZd`\  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ~Iz{@Ep*  
    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。 VBq|j"o0"  
    Em]2K:  
    2．模拟任务 EC`=nGF  
    6 6C_XT  
    ,k |QuOrCh  
    DOE： K'f`}y9  
    相位型衍射 m'PU0x  
    光束整形器 $, vX yZ  
    直径：2mmx2mm ~kp,;!^vr  
    形状：圆形 FByA4VxB  
    相位级次：16     M"s+k  
    (b#4Z  
    5MHc gzyp  
    3.建模任务：入射光场 Y ow  
    JuD&121N*  
    ]S+KH \2  
    高斯准直激光光束的光束参数 9$s~ `z)  
    wB+X@AA  
    • 波长：632.8nm zFm:=,9  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm rGm xK|R  
    A/TCJ#>l  
    C0gO^A.d  
     K:q|M?_  
    4.建模任务：期望输出光场 3,yzRb  
    ddzMwucjp  
    k@|Go )~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: a98J_^n  
    FSD~Q&9&  
    • FWHM-直径：0.5mm bc]SY =  
    • 边缘宽度：50um gaWJzK Yc_  
    • 效率：>95% _V,bvHWlM  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _^@>I8ix  
    • 杂散光：<5% 3W3)%[ 5  
    @ MKf$O4K  
     CLgfNrW~  
    U(:Di]>{  
    5.设计方案 :$Xvq-#$|  
    2*5pjd{Kt  
    h'.B-y~c  
    • 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）。 iI Dun Ih  
    • 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）。 ST1c`0e  
    [w{x+6uX'  
    "0aJE1) p:  
     dLbSvK<(I  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 yrG=2{I  
     9>r@wK'Pn  
    ~cul;bb#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $1Qcz,4B|  
    • 用户必须输入所需的信息 Pos(`ys;  
    - 入射场   bKt4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gX]ewbPDQ  
    - 系统参数 8EY]<#PN  
    - 制造条件 . "Q}2  
    c0Yc~&RF  
     O+"a 0:GM  
    q0{_w  
    7.设计过程 &AnWMFo  
    r2m&z%N &  
    e=`=7H4P  
    7O,!67+^~  
    ]Jo}F@\g  
    &3 *#h  
    =Q#d0Q  
    设计和优化过程由两步完成： dy]ZS<Hz8G  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @?*; -]#)  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 IXpn(vX  
     20/P:;  
    8.系统模拟 ej,R:}C%`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 O=}d:yZb!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [ d`m)MW-  
    • 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。 r7FpR!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *uoO#4g~  
    rV}&G!V_t  
     Gn^m541  
    o(yyj'=(  
    9. 初始几何光学设计的结果 7Y5.GW\^  
    U(2=fKK;  
    n(W&GSj|u9  
    Hu+GN3`sx^  
    r@EHn[w  
    感兴趣的优化函数 dF><XZph  
    • 效率满足（>95%） =w/AJ%6  
    • 信噪比不满足（<30db） B+z>$6  
    • 杂散光不满足（>5% \_x~lRqJJ  
     W3jwc{lj  
    VniU:A  
    -""(>$b 2  
    q6}KOO)  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5?m4B:W  
           & gcZ4 gpH  
    /[!<rhY  
    ~ R eX$9  
     O l;DJV  
     uU=!e&3  
    感兴趣的优化函数 tIS.,CEQF  
    • 效率满足（>95%） ={;7WB$  
    • 信噪比满足（<30db） CSY-{  
    • 杂散光满足（<5%） e*Y<m\*  
    QH_Ds,oH=  
    11.总结 "R"{xOQl  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 biV NZdA  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fZcA{$Vc]N  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @9~x@[  
    • 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。 GT\ yjrCd  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ]Y@_2`  
     
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