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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)#x(s?t  
     eRU0gvgLu"  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 G&=4@pLY5  
    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。 l r80RL'_  
    /kV3[Rw+  
    2．模拟任务 'NJGez'b ,  
    w0qrh\3du  
    wJyrF  
    DOE： B7 PkCS&X  
    相位型衍射 :btb|^C  
    光束整形器 Hdvtgss!  
    直径：2mmx2mm t/55tL  
    形状：圆形 sZe$?k|  
    相位级次：16     8(-V pU  
    f@S n1c,Mk  
    >QyJRMY  
    3.建模任务：入射光场 .#^ta9^t7  
    x }\x3U  
    f>*T0"\c  
    高斯准直激光光束的光束参数 %+ln_lgD:  
    h?_Cv*0q  
    • 波长：632.8nm pH&*5=t}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [|iWLPO1&k  
    y8*MNw  
    #IJm*_J<  
     S]!s)q-- z  
    4.建模任务：期望输出光场 jr/  
    y yPQ^{zD  
    *JnY0xP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: sX8d8d`}  
    Fl0(n #L  
    • FWHM-直径：0.5mm %MG{KG=&o  
    • 边缘宽度：50um SEfRU`  
    • 效率：>95% G5WQTMzf&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB V52>K$j  
    • 杂散光：<5% r ^=rs!f@  
    [U5@m]>^  
     NS<C"O  
    j1zrjhXI  
    5.设计方案 87!D@Xn  
    TxJoN]Z.  
    oW}nr<G{<  
    • 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）。 vHJOpQmt~  
    • 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）。 8F>u6Y[P  
    2[!3!@.  
    gB _/(  
     In[rxT~K}Q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 J\@|c.ws  
     Ky0}phGRu  
    G2$<Q+UYs?  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 GLO%>&  
    • 用户必须输入所需的信息 =Bg $OX  
    - 入射场 ,NO2{Ha$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） DC samOA~  
    - 系统参数 ?"F9~vx&G  
    - 制造条件 Vu`5/QDq  
    N#``(a  
     W [*Go  
    ` 0$i^,}  
    7.设计过程 >jU25"XI[  
    Y/x>wNW  
    ) $`}~  
    z*a-=w0  
    vp32}ze D  
    ')Q  
    ~'V&[]nh8  
    设计和优化过程由两步完成： lw]uH<v  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ucx"\/"  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 PglSQ2P  
     #a`D6;  
    8.系统模拟 aD(3.=[R  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )3IUKz%\6p  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 pG6?"*Fz;  
    • 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。 XS}-@5TI  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 l4gF.-.GYF  
    +v2)'?BS  
     nt]'>eX_}  
    "S]G+/I|iw  
    9. 初始几何光学设计的结果 9u6VN]divB  
    0 <E2^  
    /Rf,Rjs  
    zfD@/kU  
    6b7c9n Z  
    感兴趣的优化函数 *@{  
    • 效率满足（>95%） 0HO'%'Ga*  
    • 信噪比不满足（<30db） y6dQ4Whv&  
    • 杂散光不满足（>5% vM@8&,;  
     85f:!p  
    %aI,K0\  
    yq?\.~ax  
    '3w%K+eJY  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P L7(0b%  
           A<] $[2qPj  
    X }`o9]y  
    v.- r %j{I  
     ]v/pMg#-  
    b^STegz  
    感兴趣的优化函数 U(PW$\l  
    • 效率满足（>95%） nQOzKw<j%  
    • 信噪比满足（<30db） v, CWE  
    • 杂散光满足（<5%） c1q;  
    ,(RpBTV  
    11.总结 (q0vql  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Rt5,/Q0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `g_r<EY8/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 m2H?VY .^K  
    • 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。 id588Y78  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 it-]-=mqb  
     
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