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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 xs1bxJ_R  
     i^/54  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 <94WZ?{p  
    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。 u4"r>e6 _B  
    U$J5r+>  
    2．模拟任务 rm|7 [mK  
    l,bZG3,6  
    S aNN;X0  
    DOE： Bl4 dhBZoO  
    相位型衍射 fv ?45f  
    光束整形器 wZ>Y<0,  
    直径：2mmx2mm 0vckoE  
    形状：圆形 ,+-h7^{`  
    相位级次：16     Bz:0L1@,4a  
    ~e^)q>Lb7(  
    :~-i&KNk  
    3.建模任务：入射光场 {3 o% d:  
    IwRQL%  
    <.$,`m,  
    高斯准直激光光束的光束参数 4x]NUt  
    6Ct0hk4  
    • 波长：632.8nm VM;g +RRq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .0 X$rX=  
    m/?h2McS  
    <9N4"d !A  
     ?*o;o?5s^  
    4.建模任务：期望输出光场 Fwv\pJ}$  
    =ZMF]|  
    |_I[1%&`N  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }200g_^  
    BHclUwj  
    • FWHM-直径：0.5mm dqz1xQ1  
    • 边缘宽度：50um BvJ\x)  
    • 效率：>95% ~2 Oc K  
    • 信噪比（SNR）：>30dB k+txb?  
    • 杂散光：<5% \E&thp  
    s((b"{fFb  
     gix>DHq$k  
    @Yarz1  
    5.设计方案 J[o${^  
    @?M; 'xMbB  
    =W |vOfy  
    • 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）。 "i(U  
    • 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）。 un&>  
    pLo;#e8'f  
    ec1Fg0Fa  
     c}'Xoc  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2{gwY85:  
     n4R]+&*  
    UL ck  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l3\9S#3-^  
    • 用户必须输入所需的信息 Ks51:M  
    - 入射场 30BR 0C  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #4lHaFq  
    - 系统参数 ^@Y9!G=  
    - 制造条件 9<w=),R`8  
    rNxG0^k(  
     F*. /D~K  
    flPZlL  
    7.设计过程 5@iy3olP  
    NC;T( @  
    4a1BGNI%SW  
    Q>V?w gZ  
    I,w^ ?o  
    P2|}*h5(  
    E4hq}  
    设计和优化过程由两步完成： R'r|E_  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a0)vvo=bz  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^Jn|*?+l  
     4fD`M(wv  
    8.系统模拟 <w;D$l}u  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Le_CIk 5YL  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .^BWR  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 KZi+j#7O  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;+r0 O0;9  
    e5FCqNip'  
     <kROH0+  
    V02309Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 <%he  o  
    7Y4%R`9H  
    :S#eg1y.w]  
    i4 P$wlO  
    _AVy:~/  
    感兴趣的优化函数 C CC4(v  
    • 效率满足（>95%） "[Yip5  
    • 信噪比不满足（<30db） 7Zhli Y1  
    • 杂散光不满足（>5% LxIuxt=X|p  
     Xx=K?Z?3.  
    B6-AIPb  
    FyQOa)5  
    G &m>Ov$#&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \]Kq(k[p  
           Z=0iPy,m>  
    imC&pPBB/G  
    //VG1@vaVX  
     ><MGZ?-N  
    \? J=mE@;1  
    感兴趣的优化函数 l)|z2 H  
    • 效率满足（>95%） w($XEv;  
    • 信噪比满足（<30db） qdKh6{  
    • 杂散光满足（<5%） 4U_rB9K$  
    \XZU'JIO  
    11.总结 :Xb*m85y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 rHH#@ Zx  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ytg7p5{!i  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4&#vU(-H  
    • 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。 77)OW $G  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +SP! R[a  
     
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