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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 dl-l"9~;  
     |*5 =_vF  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 _qwQ;!9  
    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。 =='Td[  
    yay<GP?  
    2．模拟任务 k?B[>aQn.0  
    A7_4 .VH  
    g|X;ahTT  
    DOE： 21X`h3+=  
    相位型衍射 {Ro2ouQ!V  
    光束整形器 dUrElXbXd  
    直径：2mmx2mm uN*KHE+h  
    形状：圆形 LpbsYl  
    相位级次：16     df}r% i  
    Uu s.  
    ^2D1`,|N  
    3.建模任务：入射光场 p{A}pnjf  
    ,_.I\EY[  
    CqMhk  
    高斯准直激光光束的光束参数 zET^T5>:  
    {P%9  
    • 波长：632.8nm c,MOv7{x_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _9 .(a  
    hg.#DxRi{  
    S^@S%Eg  
     Dr&('RZ4  
    4.建模任务：期望输出光场 f 3V Dv9(  
    gN8hJG'0  
    B(a-k?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: !3n)|~r;K  
    jd]s<C3o  
    • FWHM-直径：0.5mm Pt:e!qX)  
    • 边缘宽度：50um }U~6^2 .,  
    • 效率：>95% ,_aM`%q?Fj  
    • 信噪比（SNR）：>30dB <#=N m0S$  
    • 杂散光：<5% u-D dq~;|  
    XgN` 7!Z  
     :K`ESq!8u  
    _/8FRkx  
    5.设计方案 K5ZC:Ks  
    `pf4X/Py  
    z?/1Kj}xG  
    • 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）。 ,[S+T.Cu  
    • 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）。 l& 4,v  
    0]KraLu"N  
    Va,<3z%O<  
     S:4crI  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q5h*`7f  
     =L%DX#8  
    geQ{EwO8n  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 =ph&sn$;L  
    • 用户必须输入所需的信息 _It,%<3  
    - 入射场 X'.qYsS  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） K 8n4oz#z  
    - 系统参数 3 &u_A?;  
    - 制造条件 iLP7!j  
    H9h@sSg  
     1c3TN#|)W  
    i|w8.}0  
    7.设计过程 /MY9 >  
    IdYzgDH  
    d(vsE%/!  
    Zfk*HV#\  
    .)}@J5 P)  
    sw A+f   
    `U+l?S^$  
    设计和优化过程由两步完成： p raaY}}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >AoK/(yL.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Cm$.<CV  
     hjaT^(Y  
    8.系统模拟 ]\/tVn.'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !d<"nx[2`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 D:k 3" E"S  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ,Jcm+ Wb  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 m(], r})  
    g{W;I_P^9  
     iXyO(w4D  
    0sI1GhVR  
    9. 初始几何光学设计的结果 4}`  
    z0|&W&&D  
    GN KF&M  
    "ZTTg>r  
    N`)$[&NG]  
    感兴趣的优化函数 y5Tlpi`g  
    • 效率满足（>95%） +?p.?I  
    • 信噪比不满足（<30db） f|y:vpd%  
    • 杂散光不满足（>5% 'J,T{s1J  
     {]"]uT#  
    ;7N Z<k  
    |_omr&[_  
    \~LQ%OM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ix#epuN  
           Vi4~`;|&b+  
    ]f]<4HD=i  
    B||;'  
     G_>#Js  
    k}KC/d9.z  
    感兴趣的优化函数 `"qP  
    • 效率满足（>95%） k`GA\&zt  
    • 信噪比满足（<30db） a0Ik`8^`  
    • 杂散光满足（<5%） /y^7p9Z`  
    ^z,_+},a3T  
    11.总结 *^([ ~[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 FQ>`{%>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 WM)-J^)BJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zG e'*Qei  
    • 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。 >vuY+o;B  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _|"Y]:j_  
     
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