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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 mb\t/p  
     M23& <}Q8  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 F$6? t.@J  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 .;Y x*]  
    [QEwK|!L  
    2．模拟任务 @5Qoi~o  
    w6,*9(;$Pk  
    B\<ydN  
    DOE： /mbCP>bcG  
    相位型衍射 1i?=JAFfM  
    光束整形器 ~w.2 -D  
    直径：2mmx2mm C-#.RI7  
    形状：圆形 1$["79k  
    相位级次：16     (wL3 +  
    Ee?;i<u  
    co]Gmg6p  
    3.建模任务：入射光场 )A83A<~  
    Ol cP(  
    i:Mc(mW  
    高斯准直激光光束的光束参数 9/;{>RL=  
    T Oy7?;|=  
    • 波长：632.8nm rF8 hr  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @InJ_9E  
    bXl8v  
    mU]s7` %<>  
     kMS5h~D[  
    4.建模任务：期望输出光场 i[=C_+2  
    <d! 6[,W;  
    hAa[[%wPhU  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 4I ,o&TK  
    (t74a E pi  
    • FWHM-直径：0.5mm uX0 Bp8P  
    • 边缘宽度：50um [:pl-_.C  
    • 效率：>95% ,kE=TR.|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB AF[>fMI  
    • 杂散光：<5% +u#Sl)F  
    @zs1>\J7  
     q%.bnF/Yd  
    8nu> gA  
    5.设计方案 |uQ[W17^N  
    RUc\u93n  
    TolrEcI  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 <UK5eVQn  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 V85.DK!  
    |8;? *s`H  
    >Fh#DmQ  
     |UZOAGiBg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =+(Q.LmhC  
     6 5"uD7;  
    Gbx";Y8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F G _,  
    • 用户必须输入所需的信息 J(hA^;8:  
    - 入射场 y{;u@o?T  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~9i qD  
    - 系统参数 G|V\^.f<  
    - 制造条件 s<#N]mp'   
    ,Z4^'1{D  
     O 'Am RJ  
    %xh?!s|G(  
    7.设计过程 #-dK0<:  
    J;HkTT   
    kraVL%72  
    xx6S`R6:  
    _M&{^d  
    2@5A&b  
    "_oLe;?$c  
    设计和优化过程由两步完成： nO}$ 76*'0  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 JQH7ZaN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 QP<FCmt8  
     k?n]ZNlT  
    8.系统模拟 U>1b9G"_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %U:C|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 M0 L-u  
    • 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。 L3g9b53\  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Jbkt'Z(&J  
    ef,F[-2^o  
     y* rY~U#3  
    T#Fn:6_=  
    9. 初始几何光学设计的结果 _4Ii5CNNU  
    W`5a:"Vg  
    <\Vi,,  
    :=Nb=&lst  
    pbFYiu+  
    感兴趣的优化函数 8eN%sm  
    • 效率满足（>95%） p^Agh  
    • 信噪比不满足（<30db） c0SX]4} G  
    • 杂散光不满足（>5% %/X2 l  
     :`;(p{  
    :5G$d%O=2  
    wyNC|P;j$g  
    ?&XzW+(X  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &6Ns7w6*z  
           srhFEmgN7)  
    qZ233pc  
    ([1=>Jw"  
     QW,cn7  
    _J` |<}?t;  
    感兴趣的优化函数 [:Xn6)qz  
    • 效率满足（>95%） =P)"NP7f'  
    • 信噪比满足（<30db） ,R8n,az  
    • 杂散光满足（<5%） \N6<BS  
    j_(?=7Y3g  
    11.总结 R2SBhs,+R  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Rnz8 f}  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 iY}QgB< M  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (2cGHYU3N<  
    • 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。 f>p; siR)  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "Jf4N  
     
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