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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 <" @zn  
     tX!n sm1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 VyRsPg[(  
    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。 fK&e7j`qO  
    {QbvR*gv  
    2．模拟任务 t+?P^Ok  
    LTJc,3\,  
    t8+_/BXv  
    DOE： ,-+"^>  
    相位型衍射 OEPa|rb  
    光束整形器 BS&;n  
    直径：2mmx2mm Dfd-^N!  
    形状：圆形 kQaSbpNmH  
    相位级次：16     Fkf97Oi  
    m~lpyAw  
    T6pLoaKu  
    3.建模任务：入射光场 `z0{S!  
    #wc \T  
    9S[XTU  
    高斯准直激光光束的光束参数 .bVmqR`  
    l{VSb92f  
    • 波长：632.8nm /%A;mlf{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +,v-=~5  
    +3i7D  
    hUz[uyt  
     W23]Bx  
    4.建模任务：期望输出光场 =`Y.=RL+'n  
    q> s-Y|  
    aZKOY  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W$qd/'%  
    y fSM  
    • FWHM-直径：0.5mm 0F#>CmD  
    • 边缘宽度：50um ds[QwcV9-  
    • 效率：>95% .Hc(y7HV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB VR!-%H\AW  
    • 杂散光：<5% O:#+%  
    $6F)R|  
     Dml*T(WM>  
    L:M0pk{T  
    5.设计方案 }j1!j&&  
    CK_(b"  
    |3K)$.6~  
    • 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）。 !3oKmL5  
    • 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）。 sA9 &/p/  
    o5\b'hR*#  
    M,3wmW&d6  
     XYx 6V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7&O`p(j  
     ;Qi }{;+  
    TP1S[`nR  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7GZgu$'  
    • 用户必须输入所需的信息 5FC4@Ms`  
    - 入射场 ZyR_6n>L$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） u)Q;8$`  
    - 系统参数 iRG?# "  
    - 制造条件 I\\QS.2  
    Lt#'W  
      Voh hQ  
    g8ES8S M  
    7.设计过程 4c~>ci,N?(  
    1Q}mf!Y  
    R.j1?\  
    $R8w+ Id  
    ,pq{& A  
    {OT:3SS7  
    5 waw`F  
    设计和优化过程由两步完成： LF*Q!  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 C9Bh@v%90^  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^_p%Yv  
     =A[5= k>  
    8.系统模拟 Qq0l* )mX  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7s'- +~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2aNT#J"_  
    • 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。 AB.(CS=i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v7trr W}  
    <c,~aq#W'  
     <64HveJ  
    }bB` (B,m  
    9. 初始几何光学设计的结果 X`zC ^z}  
    z&nZ<ih  
    ARh6V&Hi-  
    7z~Ghz  
    Z& !!]"I  
    感兴趣的优化函数 =G-N` 39  
    • 效率满足（>95%） FE5Q?*Ea  
    • 信噪比不满足（<30db） H D/5!d  
    • 杂散光不满足（>5% OCyG_DLT$5  
     ,*,sw:=2  
    #P2;K dDO  
    /k:$l9C[  
    ~el-*=<m  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ;~zNqdlH  
           xc'vS>&  
    ?~ULIO'  
    X=p"5hhfn  
     &hZwZgV +3  
    O ++/ry%k  
    感兴趣的优化函数 ,8K'F  
    • 效率满足（>95%） oJ;rc{n-  
    • 信噪比满足（<30db） 1]4^V7y  
    • 杂散光满足（<5%） ;q#]-^  
    T|'&K:[TJ  
    11.总结 gb-{2p>}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 gp< =Gmd  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Wr|G:(kw\!  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 J?712=9  
    • 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。 wODvc9p}]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 18!VO4u\I  
     
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