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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 X(YR).a~  
     V|v KYEFry  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;5ANw"Dq  
    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。 pGwBhZnb>  
    1@$n )r`  
    2．模拟任务 +NM`y=@@  
    P+9%(S)L3  
    `vMrlKq  
    DOE： 4s <|8   
    相位型衍射 KtR*/<7IC  
    光束整形器 %o4d(C B  
    直径：2mmx2mm gwAZ2w  
    形状：圆形 " M+g=  
    相位级次：16     R&!{3!V  
    rAuv`.qEV  
    5[qCH(6  
    3.建模任务：入射光场 1kX>sajp~  
    OG!+p}yD]  
    `~+1i5-}  
    高斯准直激光光束的光束参数 RTXl3 jq  
    A;ti$jy  
    • 波长：632.8nm )<>1Q{j@  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `P(Otr[6  
    GIs *;ps7w  
    DJ]GM|?  
     '1f:8  
    4.建模任务：期望输出光场 n0T>sE -9  
    RaX :&PE  
    /XeCJxo8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u3VSS4RG%  
    x&['g*[L0  
    • FWHM-直径：0.5mm B]_NI=d  
    • 边缘宽度：50um MODi:jsl  
    • 效率：>95% dyyGt }}5f  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~4}'R_  
    • 杂散光：<5% :wR aB7  
    .!><qV g  
     =D}]|ie  
    w~lxWgaY7  
    5.设计方案 o;^k"bo6   
    [<!4 a  
    Dau'VtzN  
    • 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）。 |GqKa  
    • 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）。 xBevf&tP  
    j3kcNb  
    B}|(/a@*  
     7G 3*@cl  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 U5f<4I  
     s${|A =  
    # 1#?k  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ac,Qj`'V  
    • 用户必须输入所需的信息 7L"Pe'Hw  
    - 入射场 FsXqF&{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） gb clk~kX  
    - 系统参数 @4ECz>Q  
    - 制造条件 8`? vWJS  
    B+w< 0No  
     >kN%R8*Sx  
    s+jL BY  
    7.设计过程 v_s(  
    UrhSX!g/A>  
    ? 016  
    N-Jp; D  
    lgL|[ik`  
    q=+AN</  
    <8_~60  
    设计和优化过程由两步完成： Sph:OX8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  zG0191f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 r: :LQ$  
     pMy];9SvW  
    8.系统模拟 +LEU|#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 JJ=%\j  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +uD4$Wt_F  
    • 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。 |_ u  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;I5u"MDHGI  
    c@xQ2&i  
     r`8>@2sW1  
    [G=+f6 a  
    9. 初始几何光学设计的结果 m\];.Da  
    {"x>ewAf  
    *sPG,6>  
    @VVDN  
    U/|;u;H=  
    感兴趣的优化函数 +"HLx%k  
    • 效率满足（>95%） C72!::o  
    • 信噪比不满足（<30db） 0kp#+&)+  
    • 杂散光不满足（>5% tU :,s^E"#  
     {f9jK@%Gy  
    y`n'>F11  
    U~)i&":sN  
    I5$@1+B  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2Y`C\u  
           u*aFWl]=  
    TO|&}sDh  
    Y\sSW0ZX  
     VX`E7Sf!}  
    1syI%I1  
    感兴趣的优化函数 <A_LZi  
    • 效率满足（>95%） 64hl0'67y  
    • 信噪比满足（<30db） kp4(_T7R  
    • 杂散光满足（<5%） Pl>S1  
    O$2'$44HX  
    11.总结 9AxeA2/X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 rerl-T<3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 j> ?0Y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !='?+Ysxs  
    • 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。 ^F*G  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6^Q Bol  
     
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