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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 l=<F1Lz  
     '=@H2T6=  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 B[2h   
    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。 pfT`WT  
    H_xQ>~b  
    2．模拟任务 (PE8H~d  
    x1BDvTqW  
    ;Fwm1ezx0  
    DOE： >V ]*mS %K  
    相位型衍射 P*nT\B  
    光束整形器 l%Fse&4\  
    直径：2mmx2mm u:qD*zOq  
    形状：圆形 -sGWSC  
    相位级次：16     !Sr0Im0  
    eO[Cb]Dy:  
    #E~WVTO w  
    3.建模任务：入射光场 d~xU?)n)  
    DftGy:Ah3  
    cVv4gQD\  
    高斯准直激光光束的光束参数 '"G %0y  
    Z1MJ!{@6  
    • 波长：632.8nm m}'t'l4 c  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8=zM~v)   
    `mHOgS>|  
     el*pYI  
     &>wce 5uV  
    4.建模任务：期望输出光场 7T(OV<q;#  
    }i/2XmA )  
    J,77pf!B  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \Z7([Gh  
    u^4"96aXJ  
    • FWHM-直径：0.5mm Y|qixpP  
    • 边缘宽度：50um M b /X@51  
    • 效率：>95% h1UlLy 8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB c#4L*$ViF  
    • 杂散光：<5% &l!{!f4  
    CFS3);'<|  
     R4rm>zisVX  
    e 7)%=F/)  
    5.设计方案 Lw+1|  
    ,mBKya)  
    i2%m}S;D9  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 +hvIJv ?  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 {J6sM$aj  
    #SLxNAH  
    =QKgsgLh  
     re 1k]  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 hhgz=7Y  
     GO GXM4I  
    cTIwA:)D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 A(@gv8e[H^  
    • 用户必须输入所需的信息 oJ;O>J@c  
    - 入射场 *e"GQd?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "6o}qeB l  
    - 系统参数 5`{;hFl  
    - 制造条件 : R*^Izs=  
    $?JLCa  
     j'Q-*-3  
    R&|)y:bg|  
    7.设计过程 AL$ Ty  
    w5/  X {  
    kpreTeA]  
    ;>8TNB e!  
    ,m'#>d&zO  
    C.e|VzQa  
    gl\$jDC9  
    设计和优化过程由两步完成： G mUs U{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 f;XsShxr  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?OYwM?Uf  
     4bJ2<j  
    8.系统模拟 jl0Eg  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _(kwD^x6O{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {Ljl4Sp&  
    • 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。 4Z p5o`*g2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8\V>6^3CD$  
    +FKP5L}  
     $cpQ7  
    y#Sw>-zRq  
    9. 初始几何光学设计的结果 =|&"/$+s  
    2yO)}g FJ  
    |b@A:8ss  
    y!c7y]9__2  
    @DC2ci >  
    感兴趣的优化函数 7<'i#E~  
    • 效率满足（>95%） 1YD.jU^;HD  
    • 信噪比不满足（<30db） xjk|O;ak  
    • 杂散光不满足（>5% 86 /i~s  
     &EJ,k'7$  
    #2'&=?J1r  
    c1!/jTX$  
    dv}R]f'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1Kf t?g  
           Y},GZ^zqy  
    *rKv`nva5  
    [_G0kiI}W"  
     FT<*  
    Gz5@1CF  
    感兴趣的优化函数 4qcIoO  
    • 效率满足（>95%） 2Xs< 1rF  
    • 信噪比满足（<30db） [>9"RzEl  
    • 杂散光满足（<5%） {Qmb!`F  
    [a*>@IR  
    11.总结 k)' z<EL6c  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "EkO>M/fr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (gC^5&11  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 nln[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。 6}lEeMRW  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {QkH%jj  
     
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