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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 正序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 Iza;~8dH5  
     Cbl>eKw  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 '.8eLN  
    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。 ShvC4Xb 0  
     TU6YS<  
    2．模拟任务 fe"w--v  
    qs= i+  
    =<)/lz] H  
    DOE： 6}0_o[23  
    相位型衍射 ' V*}d  
    光束整形器 [+#k+*1*o  
    直径：2mmx2mm rj4Mq:pJ  
    形状：圆形 rc7c$3#X  
    相位级次：16     AE`UnlUSF  
    (~! @Uz5  
    =CS$c?  
    3.建模任务：入射光场 :_2:Fh.}3~  
    _ouZd.  
    H@ty'z?  
    高斯准直激光光束的光束参数 (^sb('"  
    2`ERrh^i"  
    • 波长：632.8nm )te_ <W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm l&"bm C:xr  
    s>WqVuXmn  
    PJe \PGh  
     + iQ~ Y2Gh  
    4.建模任务：期望输出光场 l^o>7 cM  
    jv1p'qs4  
    5GPAt  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Do^yer~  
    kI5LG6  
    • FWHM-直径：0.5mm \,:7=  
    • 边缘宽度：50um Et}%sdS  
    • 效率：>95% #-R]HLW*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6(1 &6|o3  
    • 杂散光：<5% rEU1 VvE  
     60f%J1u  
     o$*DFvk  
    oW(8bd)  
    5.设计方案 ,c;#~y  
    K+yi_n L  
    y4!fu<[i  
    • 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）。 (.{."  
    • 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）。 OU mZ|  
    A?)(^  
    D6e<1W  
     R9+f^o` W  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 v57Kr ,  
     f9n4/(C y  
    g)MLgjj  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $ WWi2cI;  
    • 用户必须输入所需的信息 L;KLmxy#  
    - 入射场 kYd=DY  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） FOcDBCrOe  
    - 系统参数 |:SXN4';?  
    - 制造条件 o%Qn%gaX  
    W*4!A\K  
     _)# ~D*3  
    $>%zNq-F  
    7.设计过程 RWn#"~  
    U(:t$SBKy  
    %5(v'/dQ  
    ^}GR!990  
    %,)Xi  
    Gv\fF;,R  
    + V-&?E(  
    设计和优化过程由两步完成： 'wTJX>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 iWn7vv/t  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 j;*= ^s  
     2f-Or/v  
    8.系统模拟 QOF'SEq"k  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #DH eEE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 oga0h'  
    • 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。 c1_?Z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \V.U8asfI  
    . J*2J(T,  
     oRCD8b?  
    YA^g[,  
    9. 初始几何光学设计的结果 2VS#=i(B^  
    g/soop\:  
    1Aa=&B2  
    Jz\'%O'  
    iD9hqiX&  
    感兴趣的优化函数 T k4"qGC.  
    • 效率满足（>95%） 3836Di:{  
    • 信噪比不满足（<30db） y<5xlN(+v  
    • 杂散光不满足（>5% uc;QSVWGy8  
     @;z}Hk0A  
    \Tj(]  
    wD&b[i  
    c^8y/wfok  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Djf,#&j!3  
           u5FlT3hY.  
    x_5H_! \#  
    xTL"%'|  
     {GiR-q{t  
    hw&R .F  
    感兴趣的优化函数 zKk2>.  
    • 效率满足（>95%） f/qG:yTV`  
    • 信噪比满足（<30db） ~(`iRxK  
    • 杂散光满足（<5%） [nlW}1)46  
    6(}8[i:  
    11.总结 L[*Xrp;/&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Xu:S h<:R  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ui 7S8c#tH  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 HLU'1As65  
    • 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。 {e?D6`#x  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }ya9 +?I  
     
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