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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 S7sb7c'4 k  
     4O$2]D.\  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 g:~+P e  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 YMB~[]$V<  
    BQrL7y  
    2．模拟任务 h8v>zNf'  
    y:so L:(F  
    x-Z^Q C  
    DOE： VWa|Y@Dc]  
    相位型衍射 oXal  
    光束整形器 2i:zz? 'p`  
    直径：2mmx2mm {8CWWfHCD  
    形状：圆形 [X"k> Sq  
    相位级次：16     ZgYZwc&-  
    (_8#YyW#  
    f1cl';  
    3.建模任务：入射光场 8&(-8  
    %KV2< t?  
    YKx 1NC  
    高斯准直激光光束的光束参数 X>3^a'2,E  
    j$P I,`  
    • 波长：632.8nm Y3o Mh,  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7'.s7& '7  
    Rc9<^g`  
    /$`;r2LG  
     uWc:jP  
    4.建模任务：期望输出光场 TA;,>f*  
    Z3;=w%W  
    i^/54  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qi\n]I  
    |5ONFd e"0  
    • FWHM-直径：0.5mm P|}\/}{`  
    • 边缘宽度：50um I'A:J  
    • 效率：>95% g!^J,e=  
    • 信噪比（SNR）：>30dB <Cq"| A  
    • 杂散光：<5% Gpu_=9vzv  
    Czu1)y  
     y4<+-  
    (,tHL  
    5.设计方案 +Jq`$+%C  
    G8P+A1 f/>  
    K%2I  
    • 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）。 w2Kq(^?  
    • 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）。 Xw(3j)xQ  
    /0\QL+^!  
    BE4\U_]a3  
     uBRw>"c_*8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 B$7[8h  
     {PmzkT}LF  
    :uvc\|:s  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F@^N|;_2  
    • 用户必须输入所需的信息 FO^24p  
    - 入射场 XGk}e4;_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]Zv ,  
    - 系统参数 cG(0q[  
    - 制造条件 x!+Z{x   
    Wa, 7P2r  
     D pNX66O  
    /j %_t  
    7.设计过程 6o(lObfo  
    bL MkPty  
    Cqa3n[Mhw1  
    zKMv7;s?  
    ?o>6S EGW  
    '\'7yN'  
    Cz[5Ug'V  
    设计和优化过程由两步完成： )<Ob  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @7X\tV.Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2%]t3\XW  
     8J^d7uC  
    8.系统模拟 W U0UG$o`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 w= B  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #:I^&~:  
    • 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。 oVreP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _KxX&THaj  
    x{j+}'9  
     b<\GI 7  
    R05T5Q1]A  
    9. 初始几何光学设计的结果 PbQE{&D#  
    'Ye]eL,I\  
    8(uw0~GO  
    (I!1sE!?1  
    8z0Hx  
    感兴趣的优化函数 u{pTva  
    • 效率满足（>95%） w4aiI2KFq  
    • 信噪比不满足（<30db） k3 /4Bt G/  
    • 杂散光不满足（>5% 7s!AH yZ  
     WQTendS  
    e00RT1L  
    k|fh\F+$  
    KG-UW  
    10. 后续IFTA优化后的结果 wNbTM.@  
           VrudR#q  
    Ipg\9*c`  
    FfjC M7?  
     "LXXs0  
    zQ=aey%  
    感兴趣的优化函数 zK,~37)\  
    • 效率满足（>95%） v(a9#bMZU  
    • 信噪比满足（<30db）  L2k;f]  
    • 杂散光满足（<5%） Vj29L?3  
    VBhE{4J  
    11.总结 LuLy6]6D;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 j#CuR7m  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +6uOg,;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]y$)%J^T  
    • 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。  ?DJuQFv  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 xL|?(pQ/BK  
     
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