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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 GJA3  
     TCSm#?[B  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `bGAc&,&  
    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。 EV@xUq!x .  
    tF)aNtX4^  
    2．模拟任务 nJYcC"f  
    J}coWjw`q  
    R4"g? e  
    DOE： |/g\N, ]  
    相位型衍射 TZq']Z)#  
    光束整形器 qPpC)6-Q  
    直径：2mmx2mm 1X/ q7lR  
    形状：圆形 IiACr@[?e  
    相位级次：16     "~4ULl< i'  
    $+sNjwv^F  
    _?3bBBy  
    3.建模任务：入射光场 e jwFQ'wTx  
    Got5(^'c  
    !V.'~xj  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;b$(T5  
    S2" p(  
    • 波长：632.8nm :<s)QD  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm //W<\  
    =F ZvtcCa  
    9[|Ql  
     nVoPTr  
    4.建模任务：期望输出光场 Z-b^{uP  
    L^ VG?J  
    16o3ER  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #zXkg[J6d  
    P}H7WH  
    • FWHM-直径：0.5mm `,&h!h((  
    • 边缘宽度：50um fAfsKO*  
    • 效率：>95% e.i5j^5u  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !E> *Mn  
    • 杂散光：<5% q]tPsX5{*  
    `7Ni bZX0  
     LZyUlz  
    '1=t{Rw  
    5.设计方案 bzmT.!  
    AFl]w'=  
    QdG_zK>|e  
    • 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）。  AMvM H  
    • 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）。 RNiZ2:  
    (hVhzw"~  
    9xC,i )  
     Ud:v3"1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 APuG8 <R,  
     8(D>ws$  
    \Btv76*,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4_`+&  
    • 用户必须输入所需的信息 ycRy! 0l  
    - 入射场 by& #g  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GLt#]I"LY  
    - 系统参数 )=;0  
    - 制造条件 W=o90TwbN  
    vj^vzFbK  
     9rtcI[&?0  
    :Cw|BX@??U  
    7.设计过程 xe2Ap[Y'M  
    d$kGYMT"  
    {Os$Uui37\  
    $)mE"4FE  
    7Rk eV  
    3*3WO,9  
    5Y"lr Y38  
    设计和优化过程由两步完成： g% #" 5Kr  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 xRJv_=dT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 wnP#.[,V  
     93[c^sc9*a  
    8.系统模拟 ' V;cA$ $  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fC2e}WR   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }f<.07  
    • 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。 _NA0$bGN9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [(w _!|S  
    GNqw]@'Yf  
     fEWS3`Yy  
    4_8%ZaQ\.?  
    9. 初始几何光学设计的结果 ITRv^IlF  
    "ZNiTND  
    9PVM06   
    ,Zb]3  
    $VhUZGuG>  
    感兴趣的优化函数 ,-&ler~[  
    • 效率满足（>95%） @/ wJW``;  
    • 信噪比不满足（<30db） ?7'uo$  
    • 杂散光不满足（>5% #]oVVf_  
     A /,7%bB1  
    Ti!j  
    vdYd~>w  
    s9PD[u/y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dOqn0Z  
           i))S%!/r~  
    !%_Z>a  
    H ZIJKk(  
     z"u4t.KpL  
    &eG,CIT  
    感兴趣的优化函数 jmmm0,#D  
    • 效率满足（>95%） ;M{ @23?`  
    • 信噪比满足（<30db） }>=k!l{  
    • 杂散光满足（<5%） YW}q@AY7  
    ;+g p#&i`  
    11.总结 3aQWzEnh  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =da_zy  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 B@Ez,u5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 j08}5Eo  
    • 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。 a=&a)FR  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0 ML=]  
     
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