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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 D?,#aB"  
     a9Z%JS]  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 :%AL\ n  
    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。 |*Yf.-  
    +:-57  
    2．模拟任务 ^/ =#UQ*k  
    V&|Ed  
    ls`,EFF  
    DOE： ym/fFm6h  
    相位型衍射 pD2<fP_  
    光束整形器 ;k86"W  
    直径：2mmx2mm .R8 HZ}3  
    形状：圆形 d90Z,nex  
    相位级次：16     fr}Eaa-{^  
    #9 fWAF  
    X!},8}~J~  
    3.建模任务：入射光场 he-Ji  
    }Jh: 8BNuP  
    @@g\2Gs  
    高斯准直激光光束的光束参数 -;XKcS7Ue  
    'snn~{hG  
    • 波长：632.8nm l Js <  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 16EVl~LN  
    a=$t&7;,  
    :!f(F9  
     qcJft'>F  
    4.建模任务：期望输出光场 9Sq%s&  
    z6~ H:k1G%  
    h~,JdDV8l*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g3sUl&K  
    C4#rA.nF|  
    • FWHM-直径：0.5mm ;t> Z+O%  
    • 边缘宽度：50um NHgjRP z"  
    • 效率：>95% NLe}Jqp  
    • 信噪比（SNR）：>30dB GOB(#vu  
    • 杂散光：<5% 3q:{1rc  
    Y'3}G<'%  
     W*:,m8wk  
    +P`(Rf"luu  
    5.设计方案 !lmWb-v%36  
    =AEz9d ciS  
    rf9_eP  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 h2;z 4  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 & &<9p;E  
    QIn/,Yd  
    ?Jusl8Sm  
     Ti;Ijcq8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 p(m1O70 C  
     _0 snAt^iC  
    hc$@J}`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 aSYs_?&.  
    • 用户必须输入所需的信息 i_LF`JhEQT  
    - 入射场 9kY[j2,+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） LDy<k=;o  
    - 系统参数 68'>Zbelb  
    - 制造条件 DV]7.Bm  
    + f;CyMEp  
     HT_TP q  
    N(3R|Ii  
    7.设计过程 Ei@M$Fd  
    z&$/EP-  
    /WnE:3G  
    ;}.Kb  
    >1irSUj"~  
    \Z-2leL)j  
    k6?cP0I)5  
    设计和优化过程由两步完成： 9f}XRz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b}zBn8l  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fd8#Ng"1  
     N\1/JW+  
    8.系统模拟 M`,XyIn  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P8gX CX!>U  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vV`|!5x  
    • 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。 bYh9sO/l  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 g.#+z'l  
    -05U%l1e  
     {lzG*4?  
    a%J6f$A#  
    9. 初始几何光学设计的结果 PG)_L.7rJ  
    eE/%6g  
    jlKGXD)Q[  
    9g?xlue#?  
    ]Bb7(JX  
    感兴趣的优化函数 ._p""'Sa  
    • 效率满足（>95%） R/<=mZ  
    • 信噪比不满足（<30db） "gNK><  
    • 杂散光不满足（>5% {%']w  
     l@d gJ  
    Wc#:f 8dr  
    f@:CyB GQ  
    {B yn{?w  
    10. 后续IFTA优化后的结果 {.#zHL ;  
           %N~C vN@T  
    jgvh[@uB?  
    {=At#*=A  
     BxX$5u  
    gf$HuCh|  
    感兴趣的优化函数 u5gZxO1J5  
    • 效率满足（>95%） !J.rM5K  
    • 信噪比满足（<30db） ,p,Du F  
    • 杂散光满足（<5%） A"/aGCG0z  
    WhUa^  
    11.总结 i1/}XV  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {>.>7{7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 D$_8rHc\A  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 q?VVYZXP  
    • 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。 .{N\<01  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 uaQ&&5%%J  
     
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