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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 %z8@;  
     X]  Tb4  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 gY*Cl1 Iz  
    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。 t$Irr*  
    4B (*{  
    2．模拟任务 YF&SH)Y7  
    #J^p,6  
    \UtUP#Y{t  
    DOE： j] M)i:n  
    相位型衍射 pok,`yW\  
    光束整形器 ufEt"P-X.  
    直径：2mmx2mm 8 _`Lx_R  
    形状：圆形 rhNdXYY>  
    相位级次：16     `Rj i=k>  
    Zd~s5  
    JB b}{fo~  
    3.建模任务：入射光场 NSb< 7_L  
    b;!ilBc  
    r \=p.cw<  
    高斯准直激光光束的光束参数 0b*a2_|8k  
    2(`2f  
    • 波长：632.8nm b2p<!?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm RA.@(DN&  
    r OB\u|Pg  
    C .YtjLQP$  
     Mh3zl  
    4.建模任务：期望输出光场 T("Fh}  
    |U7{!yy%MF  
    3]} W  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ej.D!@   
    X8;03EW;  
    • FWHM-直径：0.5mm GIZNHG   
    • 边缘宽度：50um o2Pj|u*X  
    • 效率：>95% %R&3v%$y*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 8eOQRC33  
    • 杂散光：<5% ZTt% 7K"L  
    gfr``z=>O  
     {-17;M $  
    6{+~B2Ef  
    5.设计方案 k"Sw,"e>+  
    YT&_{nL#\  
    5-]%D(y  
    • 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）。 cs@5K$v  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 8^< -;  
    j&8 ~X2?*  
    xYwbbFGrG  
     vv%Di.V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 D-,sF8{ i  
     Saz+GQ G  
    nMVThN*I g  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 p}(w"?2  
    • 用户必须输入所需的信息 UI;!_C_  
    - 入射场 VK`b'U &l"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） v8pUt\m"  
    - 系统参数 Ud{-H_m+  
    - 制造条件 dm,bZHo  
    ]$*N5Y  
     vZ|-VvG  
    V?Nl%M[b  
    7.设计过程 typ*.j[q  
    [;I.aT}R!;  
    m41n5T`  
    Po^2+s(fY  
    a`|/*{  
    1U"Y'y2  
    53(m9YLk  
    设计和优化过程由两步完成： RKBjrSZg8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 #c!(97l6o  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 BY \p?79  
     03rZz1  
    8.系统模拟 0U$6TDtmE  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Wa[~)A  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %8 4<@f&n]  
    • 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。 1p8E!c{}j  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $ B$=,^)3  
    )Ba^Igb}  
     spe9^.SI  
    EG9S? $  
    9. 初始几何光学设计的结果 vDBnWA  
    93'%aSDI%  
    n+!.0d}6  
    T-5T`awf  
    VUNQ@{ST|1  
    感兴趣的优化函数 %F}`;>C3  
    • 效率满足（>95%） 5<#H=A~(  
    • 信噪比不满足（<30db） 0kCUz  
    • 杂散光不满足（>5% @cjhri|vH  
     0p[$8SCJ  
    UiYA#m  
    txL5' mK  
    Bj]0Cz  
    10. 后续IFTA优化后的结果 H=yD}!j  
           @*2FG\c<  
    \8t g7Sdq  
    oW/&X5  
     XhIgzaGVu  
    `*N0 Lbl]  
    感兴趣的优化函数 4Y)3<=kDG  
    • 效率满足（>95%） L)w& f  
    • 信噪比满足（<30db） r/{VL3}F_e  
    • 杂散光满足（<5%） ,cm2uY  
    2nEj X\BY  
    11.总结 `__CL )N|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ok*:;G@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 c/x(v=LW  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 iSsy_ |  
    • 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。 *2>%>qu  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y'zEaL&SI@  
     
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