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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 ZA Xw=O5  
     A0`#n|(Ad!  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 YMfjTt@Q  
    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。 +ew9%={zB  
    i_kKE+Q  
    2．模拟任务 @ZTsl ?  
    Cp[ NVmN  
    0Z<&M|G  
    DOE： QGpAG#M9?  
    相位型衍射 %YbcI|i]<0  
    光束整形器 {B,r  
    直径：2mmx2mm WZ]f \S  
    形状：圆形 B`i 5lD  
    相位级次：16     *eb2()B%  
    'I8K1Q=/  
    *oca   
    3.建模任务：入射光场 w\QMA3  
     Q  
    ?OFl9%\ V  
    高斯准直激光光束的光束参数 ERQc1G]3Dd  
    /n&Y6@W  
    • 波长：632.8nm oo{3-+ ?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm vk] vtjf&%  
    'g7eN@Wh.z  
    o2 vBY]Tj  
     1Zj NRg=  
    4.建模任务：期望输出光场 k;W`6:Kjp  
    S#wy+*  
    QFYO_$1 Y)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *%,{<C,Y  
    %=GF  
    • FWHM-直径：0.5mm fu]mxGPc  
    • 边缘宽度：50um jJOs`'~Q\  
    • 效率：>95% cN(Toj'`  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >*FHJCe  
    • 杂散光：<5% M7JQw/,xs  
    dqu+-43I|  
     JX!@j3  
    DbH"e  
    5.设计方案 ^w(~gQ6|mP  
    'gQ0=6(\  
    W-UMX',0zS  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 i`hr'}x  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ZgD%*bH*B  
    6-oy%OnN  
     o<Z  
     G &LOjd 2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9KgGK cy%  
     qVDf98  
    vz1yH%~E  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k~,({T<  
    • 用户必须输入所需的信息 7u|X . X  
    - 入射场 >ukn<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :psP|7%|  
    - 系统参数 i3[%]_eP.  
    - 制造条件 D{)K00mm  
    -)Zp"  
     :U!@  
    5zf bI  
    7.设计过程 a(Fx1`}  
    6#SUfK;  
    "7X[@xX@  
    :kb2v1{\  
    .%x%b6EI  
    <Mq vGXI  
    ,^K}_z\9f  
    设计和优化过程由两步完成： 4J9VdEKk  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3)6&)7`*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^_rBEyz@  
     "z6 xS;  
    8.系统模拟 9z9\pXFQ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aB*'DDlx"r  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nd4Z5=X  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ZCC T  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 49?wEm#  
    `:>N.9'o  
     =Sp+$:q*  
    mQka?_if)  
    9. 初始几何光学设计的结果 `Hp=1a  
    BV-(`#~:y  
    1&.q#,EMn(  
    .X](B~\!  
    bCL/"OB  
    感兴趣的优化函数 V7}]39m(s  
    • 效率满足（>95%） \M U-D,@  
    • 信噪比不满足（<30db） E3"j7y[S  
    • 杂散光不满足（>5% ZR8%h<  
     W Yo>Md 8  
    vBLs88  
    4Wk`P]?^  
    ]*]#I?&'Hx  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]VcuD05"C  
           b'1m 9T780  
    bHK[Z5  
    =_=0l+\}  
     o5;|14O  
    %u!)1oOIz  
    感兴趣的优化函数 jb83Y>  
    • 效率满足（>95%） \f-@L;8#  
    • 信噪比满足（<30db） ym;I(TC+  
    • 杂散光满足（<5%） ~o X`Gih  
    Z/e^G f#i  
    11.总结 [O@U@bD9  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q5G`N>"V  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ov~vK\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7:'5q]9  
    • 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。 .$U=ng j\t  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 @ QfbIP9  
     
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