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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 ,^:{!?v  
     % T({;/  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。  T Rv  
    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。 )0VL$A  
    "+(|]q"W  
    2．模拟任务 4>d4g\Z0L  
    geme_  
    GC')50T J  
    DOE： 5(+9a   
    相位型衍射 #*o0n>O  
    光束整形器 Zw]"p63eMa  
    直径：2mmx2mm o-\h;aQJ  
    形状：圆形 WC#6(H5t$  
    相位级次：16     XQo\27Fo  
    \ %Mcvb.?  
    duaF?\vv  
    3.建模任务：入射光场 9{u=  
    @G4Z  
    g-eJan&]N  
    高斯准直激光光束的光束参数 'H5 30Y\  
    ;z'&$#pA  
    • 波长：632.8nm fx;rMGa  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm t7f(%/] H0  
    $ VT)  
    ]l,D,d81  
     EtcT:k?y  
    4.建模任务：期望输出光场 1SExl U  
    e$[O J<t  
    $e\s8$EO  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g88k@<Y  
    7m2iL#5[  
    • FWHM-直径：0.5mm c,a8#Og  
    • 边缘宽度：50um 0Y8gUpe3P6  
    • 效率：>95% t\M6 d6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &W45.2  
    • 杂散光：<5% \ lbH   
    Ok!P~2J  
     " .7@  
    ]3 "0#Y  
    5.设计方案 }F>RI jj  
    i]ZGq7YJ%  
    _}F& ^  
    • 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）。 k8s)PN  
    • 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）。 <f>77vh0  
    nt2b}u>*  
    Qw0k-t0=4  
     Va?]:Q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 HZ9>4G3  
     P.Nt jz/B  
    aT,WXW*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ;P S4@,  
    • 用户必须输入所需的信息 ^(q .f=I!a  
    - 入射场 -HF?1c  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） /4;mjE  
    - 系统参数 <V^o.4mOg>  
    - 制造条件 zZMKgFR@  
    }ILBX4c  
     b$@I(.X:  
    e)}E&D;${  
    7.设计过程 |>ztx}\  
    rZgu`5 <a  
    -53c0g@X  
    &b (*  
    e#oK% {A  
    o(tJc}Mh+(  
    pLu5x<  
    设计和优化过程由两步完成： 3HyOQD"{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &k'<xW?x  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 k~ )CJ6}  
     "nz\YQdg  
    8.系统模拟 ^li3*#eT  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 1tY+0R  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 oaj.5hM  
    • 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。 >a975R*g  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eBa#Z1Z  
    ]aIHd]B  
     o}=*E  
    VP!4Nob  
    9. 初始几何光学设计的结果 s17)zi,?4  
    huZ5?'/Fg  
    ZY<R Nwu  
    (&.T  
    ;8<HB1 &,  
    感兴趣的优化函数 ?n# $y@U  
    • 效率满足（>95%） ]U#of O  
    • 信噪比不满足（<30db） T @^ S:K  
    • 杂散光不满足（>5% s/ABT.ZO  
     GJWGT`"  
    w7` pbcY,  
    4M%|N  
    Bvvja C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Wu6'm &t  
           r], %:imGr  
    F=Xb_Gd`  
    0to`=;JI  
     </'n={+q  
    v2tVq_\AMx  
    感兴趣的优化函数 b~UWFX#U  
    • 效率满足（>95%） :^W}$7$T  
    • 信噪比满足（<30db） :2KPvp 7?  
    • 杂散光满足（<5%） z4 =OR@ h  
    zf8SpQ2~  
    11.总结 [4xZy5V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ts<\n-f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +\["HS7+'0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @_t=0Rc  
    • 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。 0e&&k  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 q0q-Coh>  
     
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