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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 l"p%]\tZ  
     {dhuvB  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ZalG/PFy  
    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。 EJO:3aKa  
    oJVpNE[3]  
    2．模拟任务 "Nj(0&  
    pOS:/~I3  
    PQ.xmg2  
    DOE： >^ 0JlL`XG  
    相位型衍射 "tBdz V  
    光束整形器 TKvUBy  
    直径：2mmx2mm 5F+5J)h  
    形状：圆形 r.** z j  
    相位级次：16     }P#%aE&-  
    4JKB6~Y  
    M.zS +  
    3.建模任务：入射光场 E&}r"rbI  
    k{Vc5F  
    z11;r]VI  
    高斯准直激光光束的光束参数 Kg=TPNf"$  
    hi"[R@UG  
    • 波长：632.8nm kEf}yTy  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm X ~%I(?OX  
    m>k j@^SQ  
    M7/P&d  
     quN7'5ZC[  
    4.建模任务：期望输出光场 18z{d9'F   
    d?Gf T$1  
    YYr &Jc j  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: kX zm  
    9xP{#Qa  
    • FWHM-直径：0.5mm vnMt>]w-}  
    • 边缘宽度：50um M(HU^?B{'  
    • 效率：>95% *>V6KW  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $"0 t1  
    • 杂散光：<5% U2 <*BRJ  
    ^+oi|y  
     yZ~<! 5.P  
    Q2cF++Q1  
    5.设计方案 qe 4hNFq  
    OYzt>hdH  
    iC?s`c0B  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 sqi~j(&\1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 O*d&H;;  
    g_G?gO  
    v:B_%-GfOA  
     G]E$U]=9r:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .{`+bT^b<2  
     gn1`ZYg  
    @ \J RxJ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0*L|r Jf  
    • 用户必须输入所需的信息 zT#36+_?  
    - 入射场 z}.!q{Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4q/E7n  
    - 系统参数 Iwi>yx8  
    - 制造条件 ZLyJ  
    oo) P(_"u  
     a3?Dtoy'  
    Q-F'-@`(C  
    7.设计过程 9Re605x Q6  
    kQC>8"  
    fU@}]&  
    RKdf1C  
    7loCb4Hv  
    Ky|Hi3?  
    uEWWY t  
    设计和优化过程由两步完成： 1)?^N`xF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 hghtF  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0t}=F 4@&a  
     $ ;>,  
    8.系统模拟 Oh6;o1UI  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )PL'^gR r  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 O}NR{B0B3&  
    • 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。 S+ymdZ)xZ`  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -))>7skc  
    IE$x2==)  
     YH)U nql  
    j8zh^q  
    9. 初始几何光学设计的结果 vF;6Y(h>  
    M~I M;my  
    XtT;UBE  
    /4#.qq0\{c  
    UYW%% 5p?  
    感兴趣的优化函数 |o~FKy1'z\  
    • 效率满足（>95%） eM/|"^%  
    • 信噪比不满足（<30db） m(y?3} h  
    • 杂散光不满足（>5% <E$P  
     Id]WKL:  
    {5.,gb@6  
    j_&/^-;e  
    cmt3ceCb  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9V?MJZ@aG  
           c1wgb8  
    [4kx59J3b  
    2c5>0f  
     ]O<Yr'  
    Mb\~WUWI  
    感兴趣的优化函数 p!' "hx  
    • 效率满足（>95%） WaWT 5|A  
    • 信噪比满足（<30db） ]WN{8   
    • 杂散光满足（<5%） u):z1b3*?  
     1k2Ck  
    11.总结 ex'd^y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 < t>N(e  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hz Vpv,|G  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5Ag]1k{  
    • 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。 H4k`wWOk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 cIl^5eE^Pq  
     
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