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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 'F3f+YD  
     10~k2{Z  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Fnv;^}\z  
    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。 (`>+zT5aH  
    ^7cGq+t  
    2．模拟任务 \ a<h/4#|  
    }OR@~V{Gj  
    @V sG'  
    DOE： J?1 uKR  
    相位型衍射 ^ogt+6c  
    光束整形器 286;=rN]*  
    直径：2mmx2mm bHYy}weZ  
    形状：圆形 Yui3+}Ms  
    相位级次：16     orpriO|qD  
    dr}`H,X"3  
    O, wJR  
    3.建模任务：入射光场 -#[a7',Z;  
    WRbj01v  
    l`{\"#4  
    高斯准直激光光束的光束参数 &j`}vg  
    PI)+Jr%L  
    • 波长：632.8nm #e1>H1eU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Wx}8T[A}  
    29"'K.r  
    drP=A~?&:  
     ]L $\ #  
    4.建模任务：期望输出光场 |Nn)m  
    py!|\00}  
    &< `NT D  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Pb4X\9^  
    0B/,/KX  
    • FWHM-直径：0.5mm ^7U G$A  
    • 边缘宽度：50um ~O0 $Suv  
    • 效率：>95% i2Qz4 $z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB - >-KCd1b  
    • 杂散光：<5% kQSy+q  
    mt{nm[D!Xp  
     !8d{q)JZ  
    .CABH,Po:  
    5.设计方案 ?k&Vy  
    cWsNr'MS*  
    g`' !HGY  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 F=e8IUr  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 O!#g<`r{K  
    @/.;Xw]  
    T|eu  
      :D6 ON"6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 _Xc8Yg }`  
     p!7FpxZY  
    2g-j.TM  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 KNvZm;Q6  
    • 用户必须输入所需的信息 .m,_N@,  
    - 入射场 8,4"uuI  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mb TEp*H  
    - 系统参数 ]I dk:et  
    - 制造条件 ]Ji.Zk  
    iDp)FQ$  
     x7&B$.>3  
    dO<ERY  
    7.设计过程 %K lrSo  
    3 *"WG O5  
    w !-gJmX>  
    Bi3<7  
    s4y73-J^.v  
    N1}sHyVq7  
    KE5kOU;  
    设计和优化过程由两步完成： *=/ { HvJ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  F2LLN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !Y0Vid  
     (l~AV9!m:  
    8.系统模拟 \^J%sf${  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 TOB-aAO  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 x:NY\._  
    • 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。 r1`x=r   
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 A5I)^B<(  
    QC OM_$y  
     "Y =;.:qe  
    2>xF){`  
    9. 初始几何光学设计的结果 NdA[C|_8}f  
    s^G.]%iU  
    |}s*E_/[  
    [2!w_Iw'  
    w7.V6S$Ga  
    感兴趣的优化函数 VGy<")8D/  
    • 效率满足（>95%） '6iEMg&3  
    • 信噪比不满足（<30db） #C74z$  
    • 杂散光不满足（>5% Z*]9E^  
     O~#!l"0 L+  
    Q0`wt.}V2  
    ;40/yl3r3[  
    D[[|")Fn  
    10. 后续IFTA优化后的结果 zx"s*:O  
           0y'H~(  
    shy-Gu&  
    qdJ=lhHM}  
     M>xK+q?O  
    F3[T.sf  
    感兴趣的优化函数 In"ZIKaC  
    • 效率满足（>95%） i4Q@K,$  
    • 信噪比满足（<30db） KEo ,m  
    • 杂散光满足（<5%） 7 UKh688  
    6EoMt@7g  
    11.总结 MC&` oX[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (&Kk7<#`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T?CdZc.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ntX3Nt_n  
    • 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。 6RU~"C  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 t:x\kp  
     
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