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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 {G/4#r 2>  
     X|7gj &1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]k]P (w  
    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。 $=TFTSO  
    |9jeOV}/  
    2．模拟任务 =5oE|F%  
    STL_#|[RM  
    l^%Ez?-:s  
    DOE： 7$a,pNDw  
    相位型衍射 tqAh &TW3+  
    光束整形器 <E|i3\[p  
    直径：2mmx2mm VW I{ wC  
    形状：圆形 bwqla43gX  
    相位级次：16     SQ]&nDd  
    ,*Tf9=z  
    X.}:gU-  
    3.建模任务：入射光场 lSUEE0V%Q  
    't{~#0d=  
    TPt<(-}W  
    高斯准直激光光束的光束参数 x}i:nLhL  
    p./zW )7+  
    • 波长：632.8nm D?)91P/R  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm xD,BlDV  
    mMS%O]m,|  
    * h!gjbi  
     _)yn6M'Dt  
    4.建模任务：期望输出光场 t)=u}t$  
    -[|R \'i  
    '0[D-jEr  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: HbX>::J8  
    yJ c#y   
    • FWHM-直径：0.5mm t Q385en  
    • 边缘宽度：50um x?9rT 0D  
    • 效率：>95% <[@AMdS  
    • 信噪比（SNR）：>30dB X&8&NkH  
    • 杂散光：<5% ?]]> WP  
    JQj?+PI  
     S4aN7.'Q  
    z8G1[ElY  
    5.设计方案 z Xx HaM  
    ]wMd!.lm-  
    Fo=Icvo  
    • 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',n '  
    • 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）。 P%A;EF~ v  
    7IB<0  
    (/Lo44wT  
     ~,WG284  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 yl/-!  
     {`2! 3= "  
    RZ-=UIf  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 y[:\kI  
    • 用户必须输入所需的信息 I`^ 7Bk.r  
    - 入射场 `w` f[dU-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） u9ObFm$7  
    - 系统参数 "SJp9s3  
    - 制造条件 %nk]zf..  
    ;gLHSHEA  
     M{cF14cQ  
    8[\F*H  
    7.设计过程 p2 V8{k  
    @iwVU]j  
    Sio^FOTD  
    (KtuikJ32^  
    xl8=y  
    ?~X*\  
    ~~>`WA\G5,  
    设计和优化过程由两步完成： "HX,RJ @^K  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Q#w mS&$f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 1BK!<}yI{  
     %Xc50n2Z  
    8.系统模拟 W^#HR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `G7LM55  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A#;6~f  
    • 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。 R+{QZ'K.qg  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 hEUS&`K  
    )r2$!(NQ  
     /e5' YVP  
    Sggha~E2s  
    9. 初始几何光学设计的结果 t|-TG\Q X  
    011 N  
    .TZ0F xW  
    &O8vI ,M  
    zntvKOIh  
    感兴趣的优化函数 cHo@F!{o=  
    • 效率满足（>95%） p[oR4 HWr  
    • 信噪比不满足（<30db） lw+Y_;  
    • 杂散光不满足（>5% ,w-=8>5lrj  
     ?.Iau/  
    )(bAi  
    = VIU  
    VWhq +8z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Q /D?U[G  
           ox:m;-Ml?_  
    zplAH!s5''  
    (sM$=M<$  
     WxPu{N  
    ?e=3G4N  
    感兴趣的优化函数 55O_b)$  
    • 效率满足（>95%） <&w(%<;  
    • 信噪比满足（<30db） s Zn@ye^  
    • 杂散光满足（<5%） oZ]^zzoEcg  
    t =LIkwD  
    11.总结 {7d(B1[1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ohEIr2  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7Eb | AR  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %u=b_4K"j  
    • 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。 vciO={M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7QSr C/e  
     
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