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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 3(="YbZ  
     ;0Q4<F  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 E@z<:pG{  
    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。 Df}A^G >X  
    #Vnkvvv  
    2．模拟任务 5GI,o|[s6  
    pI1-cV,`  
    x!?u^  
    DOE： $POu\TO  
    相位型衍射 & DS/v)]  
    光束整形器 qFicBpB  
    直径：2mmx2mm HCIU!4rH  
    形状：圆形 ]tim,7s  
    相位级次：16     `}D,5^9]  
    c/:b.>W  
    '3R`lv   
    3.建模任务：入射光场 S){)Z  
    F3y9@dA]  
    46}g7skD  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^6jV_QM#  
    mu\6z_e  
    • 波长：632.8nm s%vis{2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm a1g,@0s  
    =%BSKSG.  
    *1ilkmL%  
     jSJqE _1  
    4.建模任务：期望输出光场 w_aknt T  
    _jvxc'6  
    /{EP*,/*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: MOQ6 :  
    n"h `5p5'  
    • FWHM-直径：0.5mm ({ +!`}GY  
    • 边缘宽度：50um 9# 23FK  
    • 效率：>95% 3RigzT3  
    • 信噪比（SNR）：>30dB GiJ *Wp  
    • 杂散光：<5% -$t{>gO#Y  
    C>]0YO k2  
     J9..P&c\  
    ^8]NxV@l  
    5.设计方案 kPKB|kP\  
    Je';9(ZK  
    %gInje  
    • 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）。 hE &xE;  
    • 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）。 !-g{[19\  
    O24m;oHM  
    q?Cnav`DY  
      |{&{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 d .[8c=$  
     AKY1o.>z  
    "0$a)4]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @tF\p  
    • 用户必须输入所需的信息 9-sw!tKx  
    - 入射场 M5i%jZk  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .14~J6  
    - 系统参数 H(H<z,$}T  
    - 制造条件 +*\u :n  
    |e=,oV"  
     c\/=iVw,  
    ^Xz@`_I  
    7.设计过程 -Sq z5lo  
    N' F77 .  
    ;Y)w@bNt@  
    C2.HMgL  
    :Oy%a'w   
    &C:IX\  
    oxr#7Ei0d  
    设计和优化过程由两步完成： 'Oxy$U   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O6@j &*jS  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &`h{i K7  
     )"qa kT  
    8.系统模拟 n#mA/H;wV  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 X enE^e+9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .Q<>-3\K  
    • 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。 u+dLaVlLJ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2v:]tj  
    3W V"U  
     OwuE~K7b{  
    $5 >e  
    9. 初始几何光学设计的结果 <xup'n^7C  
    +u.1 ;qF  
    fAF1"4f  
     Ii6<b6-  
    rDl*d`He!  
    感兴趣的优化函数 }#3V+X  
    • 效率满足（>95%） 5CuuG<0  
    • 信噪比不满足（<30db） ?llXd4  
    • 杂散光不满足（>5% hC:n5]K  
     vp1941P  
    8."]//V  
    rW<KKGsRWQ  
    ysJQb~2q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "Hya6k>j  
           }q`ts=dlGt  
    LI'6R=  
    Fiv3 {.  
     DP[IZ C  
    Gq+z/Be  
    感兴趣的优化函数 FO+Zue.RS  
    • 效率满足（>95%） N1Ng^aY0  
    • 信噪比满足（<30db） vGvf<ra;H  
    • 杂散光满足（<5%） ,NOsFO-`<  
    Yf:IKY  
    11.总结 )(A]Ln4  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :D euX  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e%@'5k\SK  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9"NF/)_  
    • 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。 oxC[F*mD  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QFE:tBHe  
     
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