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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 -a]oN:ERb  
     iYHD:cg)~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 s}`ydwSg8  
    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。 `BMg\2Ud*  
    k  5xzC&  
    2．模拟任务 c _O| ?1  
    '%V ;oJ"  
    mR[J Xh9s  
    DOE：  o9#  
    相位型衍射 8~EDmg[  
    光束整形器 /81Ux@,(e  
    直径：2mmx2mm nBaY|  
    形状：圆形 iF{eGi  
    相位级次：16     _,NL;66=[  
    /t%IU  
    g!V;*[  
    3.建模任务：入射光场 Yj/S(4(h?  
    d'kQE_y2.  
    f 7y1V(t  
    高斯准直激光光束的光束参数 WHvN6  
    &y mfA{s  
    • 波长：632.8nm 6fY(u7m|p  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm * ?rw'  
    _z)G!_7.>\  
    '-4);:(^  
     t\CVL?e`  
    4.建模任务：期望输出光场 my[)/'  
    $9+}$lpPd  
    -mO[;lO  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: /o.wCy,J<  
    `;*Wt9  
    • FWHM-直径：0.5mm 8K]fw{-$L  
    • 边缘宽度：50um IpoZ6DB$  
    • 效率：>95% X"y rA;,o  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :'f#0ox  
    • 杂散光：<5% E3_e~yu&  
    u#\=g:  
     4M6o+WV  
    xFHc+m' m~  
    5.设计方案 \Z ] <L  
    @PZ&/F ^  
    p` B48TW  
    • 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）。 vZTX3c:,1  
    • 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）。 9|D!&=8   
    p;"pTGoW i  
    Ii,e=RG>  
     H"WkyvqXb  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 m%+W{N4Wb  
     GW ?.b_6*  
    tt{,f1v0t  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 zn_InxR  
    • 用户必须输入所需的信息 !Jh-v  
    - 入射场 pOyM/L   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） DCPK1ql  
    - 系统参数 bguhx3s  
    - 制造条件 DFwkd/3"  
    sI@m"A  
     zob^z@2  
    /wljb b/s  
    7.设计过程 w[uK3Av  
    KR^lmN  
     PQa {5"  
    '8 1M%KO  
    .YYiUA-i9n  
    Zuo7MR  
    ?NGM<nK;7  
    设计和优化过程由两步完成： ]N*q3y|)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 V.XHjHT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ZK27^oG  
     hWJ\dwF  
    8.系统模拟 ^e"BY(  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Gk;==~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |<\o%89AM  
    • 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。 J*-m!0 5  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )r~$N0\D  
    `ihlKFX  
     W|NzdxCY  
    3=o3VGZP  
    9. 初始几何光学设计的结果 _SY<(2s]B  
    6^H64jM  
    Pg{Dy>&2`I  
    lf4-Ci*X  
    @g }r*U?  
    感兴趣的优化函数 4rO07)~l  
    • 效率满足（>95%） fZ`b~ZBwIj  
    • 信噪比不满足（<30db） -m(9*b{h@  
    • 杂散光不满足（>5% ~%qHJ4C  
     S`8 h]vX  
    7m~+HM\  
    ax[-907  
    /+1+6MqRn*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 94=Wy-  
           %C" wUAY  
    t4GG@`  
    5n"b$hMF  
     [c +[t3dz  
    sTP`xaY  
    感兴趣的优化函数 b] DF7 U  
    • 效率满足（>95%） elG<\[  
    • 信噪比满足（<30db） XpJT/&4  
    • 杂散光满足（<5%） {VE\}zKF  
    1#qyD3K  
    11.总结 p[4KN(PyK  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BD&JbH!(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hk3}}jc  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -%E+Yl{v  
    • 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。 &#;vR 0O  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 s$4!?b$tw  
     
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