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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 B 5?(gb"  
     L{42?d  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 O/Fzw^  
    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。 4l|Am3vzX  
    V{npK(  
    2．模拟任务 +RbCa c  
    G/y< bPQ  
    &(K*TB|Om  
    DOE： 0zd1:*KR,  
    相位型衍射 7(jt:V6V  
    光束整形器 cIgF]My*D@  
    直径：2mmx2mm ' o 5,P/6  
    形状：圆形 .JzO f[g5  
    相位级次：16     qRU8uu   
    lY~xoHT;[  
    \^+sgg{  
    3.建模任务：入射光场 3y@'p(}Az  
    8Hhe&B  
    eq"~by[Uq  
    高斯准直激光光束的光束参数 9+L! A  
    os>|LPv4  
    • 波长：632.8nm d.{RZq2cp  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !u^(<.xJ   
    rO-Tr  
    ?Z;knX\?J  
     $, =n  
    4.建模任务：期望输出光场 )wKuumet  
    `0sa94H1[  
    MP T[f  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^,?]]=mE  
    k\EMO\je  
    • FWHM-直径：0.5mm $N+azal+y  
    • 边缘宽度：50um kJ~^  }o  
    • 效率：>95% w_9:gprf  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;1BbRnCr  
    • 杂散光：<5% *u-TNg  
    6OVAsmE  
     7OT}V}iP  
    s|q B;  
    5.设计方案 iJq}tIk#2'  
    Jk`A}  
    aeSXHd?+(  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 N?~K9jGx(  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 fx9c1h9s  
    W1Ht8uYG3  
    ~_R=2t{u _  
     = uOFaZ4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 JeiW z1t  
     B=9|g1e  
    ')go/y`YK  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,cpPXcz?,  
    • 用户必须输入所需的信息 L!5%;!>.P  
    - 入射场 lGs fs(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8TuOf(qE  
    - 系统参数 R,tR{| 8  
    - 制造条件 x3)qK6,\  
    u+S*D\p<`  
     w2Pkw'a{  
    (zUERw\a X  
    7.设计过程 [Q)lJTs  
    `57ffQR9  
    T#T!a0  
    xAsbP$J:  
    W| ~Ehg  
    1C:lXx$|  
    m\j'7mZ1  
    设计和优化过程由两步完成： ?(hdV ?8)P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]_j{b)t  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :)bm+xWFF  
     LR}b^QU7  
    8.系统模拟 #Ey!?Z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~g)gXPjke  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ao 1*a%-.  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Zs)HzOP)9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 RBiDU}j  
    3%'$AM}+s  
     AOhsat;O`  
    s4t>/.;x  
    9. 初始几何光学设计的结果 wn5CaP(]8  
    N3i}>Q)B  
    "<NQ2Vr]5  
    K6_{AuL}4  
    ~- JkuRJ\  
    感兴趣的优化函数 `AQv\@wp  
    • 效率满足（>95%） Ql!$e&A|l  
    • 信噪比不满足（<30db） HBeOK  
    • 杂散光不满足（>5% .\qZkk}2l  
     <SOC  
    BY6QJkI9x  
    DTPYCG&%  
    #%Uk}5;-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 wF[^?K '  
           79=w]y  
    r( :"BQ  
    /N]?>[<NW  
     }`M[%]MNc  
    UVA|(:  
    感兴趣的优化函数 Whod_Uk  
    • 效率满足（>95%） p'uk V(B  
    • 信噪比满足（<30db） #GY;.,  
    • 杂散光满足（<5%） C]p3,G,oN  
    +hqsIx  
    11.总结 T[;O K  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 NAlYfbp  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 CFkM}`v0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O#uTwnW  
    • 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。 6m|j " m  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 SZea[~ &  
     
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