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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 X.4ZLwX=  
     Wv*BwiQ  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6UAxl3-\  
    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。 !}Ou|r4_  
    D>#v 6XI  
    2．模拟任务 /$.vHt 5nt  
    huD\dmQ:]  
    a=T7w;\h  
    DOE： {hq ;7  
    相位型衍射 .yh2ttf<gB  
    光束整形器 96E7hp !:  
    直径：2mmx2mm iF_r'+j  
    形状：圆形 D.Cs nfJ  
    相位级次：16     'e)ze^Jq  
    Ac(irPrD  
    ?9okjLp1n  
    3.建模任务：入射光场 f(MHU   
    eHyuO)(xH1  
    GvtI-\h]  
    高斯准直激光光束的光束参数 3R[J,go  
    ]}L1W`n  
    • 波长：632.8nm 6{r[Dq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1~u\]Zi=D  
    w58 QX/XG  
    c&?H8G)x  
     Ri6 br  
    4.建模任务：期望输出光场 } fMFQA)  
    >s?;2T2"yx  
    jL).B&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $>s@T(  
    LmdV@gR  
    • FWHM-直径：0.5mm [_G0kiI}W"  
    • 边缘宽度：50um FT<*  
    • 效率：>95% HPCA$LD  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4qcIoO  
    • 杂散光：<5% c(g^*8Pb  
    [gr[0aGBc  
     'xI+kyu  
    QN a3S*  
    5.设计方案 XlJux_LD:  
    r9'H7J  
     jy|xDQ  
    • 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）。 `a-T95IFy  
    • 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）。 moI<b\G@  
    yf^gU*  
    H0NyxG<  
     \~j(ui|  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]@T `q R  
     E1w XG  
    \gv x)S11  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 SLA~F?t  
    • 用户必须输入所需的信息 >ZsK5v  
    - 入射场 $K6`Q4`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?+tZP3'  
    - 系统参数 oDI*\S>  
    - 制造条件 (Sp~+#XnF  
    rGL{g&_  
     ]-L E'Px|  
    1c~#]6[  
    7.设计过程 MdjMTe s  
    +%$V?y (  
    ~mo `  
    p5t#d)  
    w~?eX/;  
    <"%h1{V  
    h;[Nc j]  
    设计和优化过程由两步完成： ToM*tXj  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [+7X&B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )`7h,w J[1  
     ^P`'qfZ  
    8.系统模拟 ?y@pR e$2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (2)9TpE;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,Gx=e!-N5  
    • 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。 hIr^"kVK  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *j:5  
    ;H|M)z#[Z  
     >9|+F [Fc  
    @eU/g![u  
    9. 初始几何光学设计的结果 !Ve3:OZ.nO  
    -e\56%\~_  
    Sd11ZC6  
    Xq^{P2\w1  
    }epN<DL  
    感兴趣的优化函数 p4_uY7^6  
    • 效率满足（>95%） :\RB ^3;  
    • 信噪比不满足（<30db） `q*ABsj  
    • 杂散光不满足（>5% &p/k VM  
     @S):a`J  
    j pV  
    U++UG5c  
    I ]1fH  
    10. 后续IFTA优化后的结果 xbA2R4|  
           D~>P/b)v{j  
    m!(K  
    +N:%`9}2V  
     YdaJ&  
    x|5/#H  
    感兴趣的优化函数 FFGTIT# {"  
    • 效率满足（>95%） H;E{Fnarv  
    • 信噪比满足（<30db） %R>MSSjvr  
    • 杂散光满足（<5%） _Z&R'`kg  
    U"Oq85vY  
    11.总结 cKAl 0_[f"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 eD0@n :  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H\vO0 <X  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 XwMC/]lK<  
    • 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。 eyV904<F  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *^ BE1-  
     
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