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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 U;Y}2  
     Y <i}"eI*  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Q.E^9giC  
    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。 4k2c mM$  
    dj&m  
    2．模拟任务 ^`r|3c0  
    6p]R)K>wS  
    }}bi#G:R+  
    DOE： u-M$45vct  
    相位型衍射 qH$rvD!]  
    光束整形器 -0IFPL8  
    直径：2mmx2mm FjLv*K[#d  
    形状：圆形 (kNTXhAr4  
    相位级次：16     BaTOh'52  
    !2M[  
    GKx,6E#JM  
    3.建模任务：入射光场 y~ 4nF  
    ecI 2]aKi  
    ,Yprk%JT  
    高斯准直激光光束的光束参数 I;.E}k   
    Sq8Q *  
    • 波长：632.8nm G@<lwnvD*J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7 8inh%  
    v4a4*rBI"  
    U <$xp  
     }xlmsOHuI  
    4.建模任务：期望输出光场 FITaL@{c  
    'xXqEwi4  
    Bsk2&17z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: R^kv!x;h  
    IoHkcP[H  
    • FWHM-直径：0.5mm Rf0\CEc  
    • 边缘宽度：50um Qg$Nj=Cw  
    • 效率：>95% HYnqx>L ~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `ur9KP4Dq  
    • 杂散光：<5%  glX2L ~  
    8=o5;]Cg  
     k:@Ls  
    @`8 B} C  
    5.设计方案 pV|?dQ  
    !vp!\Zj7o  
    Fsj&/: q  
    • 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）。 "LIii1]k  
    • 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）。 u0KZrz  
    <Jrb"H[ T"  
    *vE C,)  
     5Zm_^IS  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4_0/]:~5  
     n)!_HNc9  
    6$<o^Ha*R  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s1$#G!'  
    • 用户必须输入所需的信息 ugPI1'f  
    - 入射场 EI+/%.,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） F1*rUsRKN  
    - 系统参数 5@A=, GPUn  
    - 制造条件 LA%al @  
    CuO*>g^K[  
     9<c4y4#y  
    TZyQOjUu  
    7.设计过程 JJ=is}S|  
    `e|Lw  
    @M?EgVmW  
    m$qC 8z]  
    Kf^F#dA  
    Xq!tXJ)  
    h`rjDd  
    设计和优化过程由两步完成： v+bjC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b<78K5'  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 H[k3)r2  
     "Am0.c/  
    8.系统模拟 <@!kR$Rd  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N;pr:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /l%qq*Ew  
    • 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。 % peb{i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 U (7P X`1  
    ZM, ^R?e  
     2e@\6l,!^  
    8%f! X51  
    9. 初始几何光学设计的结果 eaP$/U D?  
    gc) 3  
    ;]x5;b9`  
    Qs X59d  
    0-f-  
    感兴趣的优化函数 (gB=!1/|G  
    • 效率满足（>95%） $%8n,FJ[  
    • 信噪比不满足（<30db） K"$ky,tU  
    • 杂散光不满足（>5% .3&OFM  
     {;M/J  
    J c^ozw  
    x99 Oq!  
    Y!$ z7K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 l%~zj,ew  
           F|{?GV%hF  
    )p9n|C  
    08jQq#  
     &uW.V+3  
    .cog9H'  
    感兴趣的优化函数 }"H900WE|  
    • 效率满足（>95%） &B7KWvAy  
    • 信噪比满足（<30db） 4\es@2q  
    • 杂散光满足（<5%） O G}&%NgH  
    {_}"USS  
    11.总结 "T=LHjE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4FdH:os  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (5;xs  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 FuBRb(I  
    • 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。 m uY^Fx  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `Db}q^mQ  
     
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