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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 &{Zt(%\ '  
     #Tjv(O[&  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Nl3@i`;  
    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。 {q[l4_  
    B~ o;,}  
    2．模拟任务 BixKK$Lo  
    o<hT/ P  
    )Bl0 W  
    DOE： GtCbzNY  
    相位型衍射 I?l%RdGW  
    光束整形器 G/2| *H  
    直径：2mmx2mm 4+Sq[Rv0  
    形状：圆形 thYG1Cs  
    相位级次：16     ndIf1}   
    $rAHtr  
    #sn2Vmi  
    3.建模任务：入射光场 x2|YrkGv  
    '8Q:}{  
    f xWW "B*A  
    高斯准直激光光束的光束参数 _k0 X)N+li  
    Q]Ymv:M,  
    • 波长：632.8nm cK;,=\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm RJo"yB$1e6  
    r+}5;fQJ  
    x*G-?Xza)  
     .o(XnY)cgJ  
    4.建模任务：期望输出光场 /.'tfy $  
    jIq@@8@o  
    H8V${&!ho  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *?zyF@K{%  
    @A_bZQ@  
    • FWHM-直径：0.5mm _&Hq`KJm  
    • 边缘宽度：50um %>dCAj"  
    • 效率：>95% X}~5%B(  
    • 信噪比（SNR）：>30dB na;U]IK  
    • 杂散光：<5% %nTgrgS(=  
    %Ts6M,Fpp  
     ? 1OZEzA!  
    6*] g)m  
    5.设计方案 qno8qF*  
    J33enQd  
    =*VKp{5=  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ZfPWH'P  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 d-=RS]j;j  
    =l  %  
    i`]-rM%J#  
     8i H'cX  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 [jPUAr}  
     0Q81$% @<  
    p;[">["  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 '[E|3K5d  
    • 用户必须输入所需的信息 7oPLO(0L  
    - 入射场 u&q RK>wLa  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .eg?FB'7  
    - 系统参数 +d7sy0  
    - 制造条件 .AIlv^:|U  
    y4%u< /  
     AY{-Hf&  
    q5jLK)  
    7.设计过程 njbEw4nX  
    i+x$Y)=  
    cQ= "3M)~r  
    f`zH#{u  
    ra="4T$va  
    y\=(;]S'  
    l98.Hb7  
    设计和优化过程由两步完成： V-#OiMWa~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5H (CP  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^ :%"Z&  
     s:_M+_7_  
    8.系统模拟 r-27AJu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 p$>e{-u  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 wA@y B"  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 :6~DOvY  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 WD wW`  
    \E9Hk{V:6  
     t7A '  
    wv.FL$f[@  
    9. 初始几何光学设计的结果 !1i(6?~#4  
    3=6`'PKRQ  
     3kAmRU  
    >d.o1<  
    ~VNN  
    感兴趣的优化函数 5|&:l8=  
    • 效率满足（>95%） \,:3bY_d  
    • 信噪比不满足（<30db） l[KFK%?  
    • 杂散光不满足（>5% BUH~aV  
     $U,`M"  
    @,Je*5$o"  
    (~YFm"S  
    .rfufx9Sw  
    10. 后续IFTA优化后的结果 r"yA=d'c  
           x?hdC)#DWI  
    aE[>^~Lv}  
    ^P5+ _P  
     Mx ?{[zT"  
    ('!{kVLT-  
    感兴趣的优化函数 6`sOhVD  
    • 效率满足（>95%） B;SN}I  
    • 信噪比满足（<30db） S@AHI!"h=V  
    • 杂散光满足（<5%） DP2 ^(d<  
    8"!Z^_y)  
    11.总结 <E2+P,Lgw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ftVA  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <+MNv#1:w  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 yY,O=yOjq  
    • 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。 "=cWcztiP  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 txF)R[dZK  
     
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