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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 y C0f/O  
     t9n   
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 xSDE6]  
    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。 _8b]o~[Z+  
    NQ!N"C3u  
    2．模拟任务 s i "`  
    'CX.qxF1;p  
    (Ef2 w[ '  
    DOE： w$lfR ,  
    相位型衍射 )xvx6?Ah|  
    光束整形器 2Cd --W+=  
    直径：2mmx2mm r` `i C5Ii  
    形状：圆形 ?[ S >&Vq  
    相位级次：16     nN=:#4 >Y  
    u1) TG "+0  
    K>R;~ o  
    3.建模任务：入射光场 qSoBj&6y  
    foz5D9sQ  
    Z0"&  
    高斯准直激光光束的光束参数 4/2RfDp  
    F7Dc!JNa  
    • 波长：632.8nm noaN@K[GO  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1R2o6`_  
    qBBYckS.  
    W?^8/1U  
     ]~\SR0  
    4.建模任务：期望输出光场 pcuMGo-#  
    %<wQ  
    ^%oG8z,L  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: p&OJa$N$[  
    )_9e@ ~,  
    • FWHM-直径：0.5mm :!I)r$  
    • 边缘宽度：50um xMSNrOc  
    • 效率：>95% 1akD]Z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB * >GIk`!wM  
    • 杂散光：<5% ]@/^_f>D  
    g]Xzio&w  
     ti{H(;;@  
    5mna7 BCEb  
    5.设计方案 K=m9H=IX~T  
    Nxbd~^j  
    hsHVX[<5`  
    • 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）。 $kkp*3{ot  
    • 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）。 N &I8nZ9  
    \3Q:K |  
    m~Y'$3w  
     6bbZ<E5At  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 h;EwkbDQg>  
     Q{qj  
    ZL-uwI!`D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 POqRHuFq  
    • 用户必须输入所需的信息 Jt-X mGULB  
    - 入射场 FXOT+9bg  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4f4 i1i:  
    - 系统参数 I~p8#<4#b  
    - 制造条件 9n>$}UI\  
    jiA5oX^g  
     t$]&,ucW#  
    `ICcaRIN8I  
    7.设计过程 lFp!XZ!  
    ASzzBR;?_  
    $6:XsrV\a  
    a%7"_{s1  
    |5 oKq'(b  
    ^%n124  
    -H1"OJ2aF  
    设计和优化过程由两步完成： 0|+>A?E}E  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 n!0${QVnS  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 .k# N7[q=  
     nB cp7e  
    8.系统模拟 a. h?4+^bN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 B>~k).M&,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6 QN1+MwB  
    • 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。 QD$}-D[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Cz'xGW{  
    <@u0.-]  
     /]ku$.mr\  
    eaV3) uP  
    9. 初始几何光学设计的结果 u^`eKak"l  
    6#E]zmXO2  
    {E!$ xY8  
    ]s*5[ =uc2  
    2}^+ ]5  
    感兴趣的优化函数 b7,  
    • 效率满足（>95%） t{_!Z(Rt5)  
    • 信噪比不满足（<30db） -'80>[}q/  
    • 杂散光不满足（>5% f!5F]qP>-  
     7d3 'CQQ4  
    y._'K+nl  
    Z:I*y7V-  
    s{yJ:WncI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^Vag1 (hdq  
           (N,nux(0k  
    V-[2jC{  
    Jzk!K@  
     fH-NU-"  
    (l Lu?NpIi  
    感兴趣的优化函数 CXBzX:T?#  
    • 效率满足（>95%） OZG0AX+=#  
    • 信噪比满足（<30db） @(Z( /P;:  
    • 杂散光满足（<5%） ;5<P|:^  
    pp(H PKs=}  
    11.总结 2*+ 3Rr J  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6H0W`S0a  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Gu2_dT  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7nm}fT z7  
    • 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。 O4T'o.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >Cvjs  
     
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