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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 z$1|D{  
     IwYfs]-  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `.;U)}Tn  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 u)h {"pP  
    ^GV'Y  
    2．模拟任务 ,JI]Eij^  
    & PXT$x[i  
    *Z"cXg^ti  
    DOE： \X\< +KU  
    相位型衍射 D?y-Y  
    光束整形器 ^nZ=B>Yn2  
    直径：2mmx2mm * 4J!@w  
    形状：圆形 8L:AmpQdpA  
    相位级次：16     D)G oWt  
    TAh'u|{u2  
    (su7*$wV  
    3.建模任务：入射光场 ( !@gm)#h  
    RCfeIHL  
    )7Hx <?P  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ngx2N<$<*g  
    #rW-jW=A  
    • 波长：632.8nm ps:"0^7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j8Mt"B  
    Wj3i*x$  
    PO5,lcBD<  
     .]exY i  
    4.建模任务：期望输出光场 DCa[?|Y  
    #<Y3*^~5d  
    Ruq;:5u  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: , l!>+@  
    5Kd"W,  
    • FWHM-直径：0.5mm @G]*]rkKb  
    • 边缘宽度：50um vy2<'V*y}  
    • 效率：>95% W8`6O2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB B{0]v-w  
    • 杂散光：<5% U}HSL5v  
    7 `~0j6FY  
     u0) O Fz  
     ]LsT  
    5.设计方案 /)v+|%U  
    ?v,c)  
    [ {"x{;  
    • 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）。 >l-u{([B  
    • 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）。 OS%[SHs  
    JkR%o #>5  
    #Qg)4[pMJ  
     dR i6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 C<C^7-5  
     q%k&O9C2]  
    1r4NP  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m%eCTpYo  
    • 用户必须输入所需的信息 !m=Js"  
    - 入射场 BbFLT@W4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） `tO t+>YWn  
    - 系统参数 x_8sV?F  
    - 制造条件  [A,!3BN  
    V4u4{wU]  
     G$_)X%Vb I  
    Qd~7OH4Lp  
    7.设计过程 "Cvr("'O  
    5KbPpKpd  
    }'{"P#e8"q  
    <:(;#&<  
    rpEIDhHv  
    H!FaI(YZl  
    NH5sV.vvc  
    设计和优化过程由两步完成： .|DrXJ \c  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Q<szH1-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 WJ8osWdLu  
     ;j~%11  
    8.系统模拟 DHjfd+E=s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Xsn M}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]) v61B  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 g<DXJ7o  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _lT'nFe =Q  
    L B.B w  
     k!z.6di  
    2_bEo  
    9. 初始几何光学设计的结果 uDcs2^2l  
    D@5h$ m5  
    9A{D<h}yk  
    "7fEL:|j  
    1bz^$2/k  
    感兴趣的优化函数 Q|VBH5}1O  
    • 效率满足（>95%） X16O9qsh  
    • 信噪比不满足（<30db） Nv0a]Am  
    • 杂散光不满足（>5% DIP%*b#l$\  
     T.QJ#vKO0  
    (-;(wCEE  
    [SKDsJRPP  
    s LDEa  
    10. 后续IFTA优化后的结果 04-@c  
           XdzC/ {G  
    iBWEZw)  
    <AJRU l  
     `CL\-  
    E@Ewx;P5  
    感兴趣的优化函数 b{<$OVc  
    • 效率满足（>95%） J_XkQR[Y  
    • 信噪比满足（<30db） ?|`n&HrP  
    • 杂散光满足（<5%） ;K4=fHl  
    PktnjdFV  
    11.总结 7^@ 1cA=S  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 qUg/mdv&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 yI!W658$6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 I"8Z'<|/\q  
    • 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。 Uw5&.aqn.b  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _BgWy#  
     
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