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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 /O^RF}  
     fIwV\,s  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 2h=!k|6  
    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。 O2BDL1o  
    j(k: @  
    2．模拟任务 p-/|mL  
    p n.T~"%  
    S& \L-@  
    DOE： K?zH35f$  
    相位型衍射 qASqscO  
    光束整形器 $a"n1ou  
    直径：2mmx2mm  XoCC/  
    形状：圆形 , eZ1uBI?  
    相位级次：16     nCj2N,mT  
    .NvQm]N0.  
    Y>EzTV  
    3.建模任务：入射光场 'toa@5  
    y?a Acn$  
    (Xq)py9  
    高斯准直激光光束的光束参数 PV4(hj  
    TT4./R:  
    • 波长：632.8nm 7qg{v9|,  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm lobGj8uxq  
    d\61; C  
    u*tN)f3  
     5i1>I=N  
    4.建模任务：期望输出光场 fbL\?S,w  
    ae0> W  
    'F _8j;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i]|Yg$  
    8rMX9qTO@  
    • FWHM-直径：0.5mm UF<uU-C"  
    • 边缘宽度：50um K,bo VFs  
    • 效率：>95% ( |PAx (  
    • 信噪比（SNR）：>30dB l-s!A(l  
    • 杂散光：<5% gUpb4uN  
    QzzW x2  
     sZL#xZ5 Df  
    u#V5?i  
    5.设计方案 1}:bqI.<W  
    ,Td!|~I|j6  
    G-He" 4& $  
    • 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）。 %T)oCjM[\  
    • 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）。 ?}RSwl  
    dz *7gL;7G  
    Nv/v$Z{k  
     bV8!"{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  k7>|q"0C  
     y6IXdW  
    FcRW;e8-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 spGB)k,^  
    • 用户必须输入所需的信息 >9q&PEc  
    - 入射场 KTn}w:+B\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <0QH<4  
    - 系统参数 1e>s{  
    - 制造条件 )Jk0v_ X  
    :bWUuXVtJ  
     HVP"A3}KC  
    &%s8L\?  
    7.设计过程 T.We: ,{  
    dd\n8f  
    Pj4/xX  
    2Ri{bWi  
    H]$)Eg%6  
    g"?Y+j  
    n[]tXrhU  
    设计和优化过程由两步完成： FRS>KO=3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 \uXcLhXN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 e?Ho a$k  
     ;w%*M}`5  
    8.系统模拟 rc/nFl 6#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QR Ei7@t  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^B@Wp  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 -,+q#F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 AN24Sf'`  
    :^fcC[$K  
     @E-\ J7 yh  
    7\9>a  
    9. 初始几何光学设计的结果 Z0*ljT5|  
    BWM YpZom  
    {O,{c\  
    3Ezy %7  
    ~",`,ZXQy  
    感兴趣的优化函数 V h k _  
    • 效率满足（>95%） {fEwA8Ir  
    • 信噪比不满足（<30db） 9:!gI|C  
    • 杂散光不满足（>5% ]\xy\\b/`  
     qpsv i.S  
    N @#c,,  
    KrXdnY8  
    \MmI`$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `d[1`P1i[  
           $ KRI'4  
    h^*4}GU  
    }4{fQ`HT  
     S_T1y  
    5 gv/Pq&  
    感兴趣的优化函数 PmR~c,  
    • 效率满足（>95%） Rt{B(L.?<  
    • 信噪比满足（<30db） T`9u!#mT=  
    • 杂散光满足（<5%） ^m /oDB-  
    P{5-Mx!{&  
    11.总结 "F}'~HWZp  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 v 0kqu  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <N`J`J-[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 E!Zx#XP1  
    • 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。 0V{(Ru.O  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 d~?X/sJ t  
     
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