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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 I.G[|[. Do  
     ]jC{o,?s  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 "]kzt ux  
    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。 KvEv0L<ky  
    ~CbiKez  
    2．模拟任务 }Hq3]LVE  
    p JT)X8K"  
    +Ugy=678Tr  
    DOE： l@* $C&E  
    相位型衍射 \#LDX,=  
    光束整形器 *~shvtq  
    直径：2mmx2mm r5ldK?=k+*  
    形状：圆形 %8|lAMTY7/  
    相位级次：16     t&Eiz H$  
    {:*G/*1[.  
    CHZ/@gc  
    3.建模任务：入射光场 TWGn: mi  
    Hg<aU*o;  
    @&`^#pok  
    高斯准直激光光束的光束参数 }/&Zo=Q$  
    ,[6Rmsk  
    • 波长：632.8nm k}qQG}hB  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Knqv|jJVx1  
    yP"}(!~m  
    +6$+] u]  
     >r7PK45.K  
    4.建模任务：期望输出光场 036m\7+Qj  
    bf+C=A)s0  
    E:B"!Y6  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `h'l"3l  
    Yj>4*C9  
    • FWHM-直径：0.5mm 3<+ZA-2  
    • 边缘宽度：50um V^R,j1*  
    • 效率：>95% 3@\/5I xn  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -,+C*|mu  
    • 杂散光：<5% gC(S(osF  
    d/j?.\  
     NfPWcK [  
    u&uFXOc'  
    5.设计方案 ;$zvm`|:  
    ;`LG WT-<F  
    j0~am,yZ  
    • 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）。 VBPtM{ g  
    • 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）。 ,cS#  
    9x!kvB6  
    |v8h g])I+  
     s|A[HQUtJ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4-SU\_  
     qpjZ-[UC  
    j3;W-c`5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ut\ X{.r7  
    • 用户必须输入所需的信息 ``k[CgV  
    - 入射场 f~\H|E8(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） LEP TL#WT1  
    - 系统参数 ><D2of|  
    - 制造条件 =E]tEi  
    tt2 S.j  
     7F0J*M  
    0Zwx3[bq6K  
    7.设计过程 /eH37H  
    HM0&%  
    ,(Zxd4?y  
    BXU0f%"8U  
    Vdx o  
    Z;a)P.l.>  
    EC8Z. Uu  
    设计和优化过程由两步完成： -O?HfQ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Qx,#Hj  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |[iO./ zP  
     aY? VP?BL  
    8.系统模拟 ;@ixrj0u  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #GlFm?/6K/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }=R0AKz!Cv  
    • 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。 R/"-r^j  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zEO~mJzo  
    -r<8mL:yW  
     9q$^x/z!  
    -ak. wwx\  
    9. 初始几何光学设计的结果 .6$=]hdAp  
    h7fytO  
    0(Y,Q(JTo&  
    V6[jhdb  
    J5Zz*'av'  
    感兴趣的优化函数 0]*W0#{Zj  
    • 效率满足（>95%） Xw'sh#i2  
    • 信噪比不满足（<30db） R[l`# I  
    • 杂散光不满足（>5% W[DoQ @q  
     F*#!hWtb  
    } %?or_f/  
    N".BC|r  
    )8g& lyT  
    10. 后续IFTA优化后的结果 mMllen  
           dtY8>klI  
    '@+q_v@Jl  
    U4-RI]Cpf  
     KG(FA  
    BNjMq  
    感兴趣的优化函数 F%$q]J[  
    • 效率满足（>95%） qS! Lt3+  
    • 信噪比满足（<30db） /KC^x= Xv:  
    • 杂散光满足（<5%） Mx6 yk,  
    QnBWZUI  
    11.总结 4Ol1T(J#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ru#pJb(R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 mD% qDKI  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [Q8Wy/o Q  
    • 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!}3|  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ZG1TR F "  
     
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