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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 ElQJ\%  
     qs!>tw  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 s8t f@H4r  
    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。 "?i>p z  
    0=OD?48<  
    2．模拟任务 GhqgRzX  
    4)c+t"h  
    CxJfrI_W  
    DOE： iY0,WT}&n  
    相位型衍射 R'G'&H{N  
    光束整形器 C0\%QXu  
    直径：2mmx2mm |yLk5e~@-  
    形状：圆形 gWFL  
    相位级次：16     X,>(Y8  
    uDILjOT  
    "w*@R8v  
    3.建模任务：入射光场 .=Pm>o/,  
    /"(b.&  
    R `;o!B}[  
    高斯准直激光光束的光束参数 M} O[`Fx{W  
    'To<T  
    • 波长：632.8nm (-bRj#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm iH[E= 6*  
    d2ohW|  
    dO+kPC  
     PPN q:,  
    4.建模任务：期望输出光场 DXKyRkn6e  
    Qqp)@uM^  
    +d=~LQ}*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: q;p.wEbr4U  
    --Oprl  
    • FWHM-直径：0.5mm 0[lS(K  
    • 边缘宽度：50um bKYY{V55  
    • 效率：>95% !{IC[g n  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ,SAbC*nq  
    • 杂散光：<5% ?4:rP@  
    [d0%.+U  
     gyC^K3}  
    ^Ss<X}es-  
    5.设计方案 0X.TF  
    NNgK:YibD  
    }bp.OV-+  
    • 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）。 <p09oZ{6  
    • 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）。 3Mw}R6g@#  
    Im6U_JsNZh  
    GN0duV  
     ,pn ) >  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `y'aH 'EEd  
     )R~a;?T_c0  
    am2a#4`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (X*9w##x(  
    • 用户必须输入所需的信息 bCzdszvg3  
    - 入射场 1ADv?+j)A/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +miR3~w.  
    - 系统参数 u-kZW1wrQ  
    - 制造条件 w3d34*0$  
    +SyUWoM  
     yu=piP  
    `T=1<Twc  
    7.设计过程 #J\s%60pt  
    8|6~o.B.G  
    ]Ym=+lgi  
    XwtAF3oz  
    5:$Xtq  
    `&H04x"Y$>  
    ~U9q-/(J/  
    设计和优化过程由两步完成： g#}tm<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J)#S-ZB+'k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]'tJ S]  
     .ots?Ns  
    8.系统模拟 e9lOk)`t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 JxHv<p[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~?CS_B *  
    • 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。 ,aWCiu}  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ?]5Ix1  
    `4skwvS=  
     hox< vr4  
    1) 'Iu`k/  
    9. 初始几何光学设计的结果 eKyqU9  
    ^iuo^2+  
    7C?E z%a@  
    *y?[ <2"$  
    t|_{;!^  
    感兴趣的优化函数 mVt3WZa  
    • 效率满足（>95%） ?;_O 9  
    • 信噪比不满足（<30db） K_Re}\D  
    • 杂散光不满足（>5% <cj}:H *  
     W6i3Psjsw  
    6`Lcs  
    $cu]_gu  
    :Pf>Z? /d  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _-RyHgX  
           d+e0;!s~O  
    M|H 2kvl  
    ~3d*b8  
     (7~%B"  
    x%pRDytA  
    感兴趣的优化函数 p_r4^p\  
    • 效率满足（>95%） /S[?{QA  
    • 信噪比满足（<30db） 6uqUiRs()  
    • 杂散光满足（<5%） ~2(]ZfO?>H  
    h9jc,X u5X  
    11.总结 c})wD+1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 op.d;lO@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 F<gMUDB  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 T0Q51Q  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 c ;^A)_/  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B$j' /e-Zk  
     
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