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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 UXD?gK1  
     /{YUM~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 YM{Q)115  
    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。 hY+3PNiI@  
    C0/s/p'  
    2．模拟任务 udtsq"U_%  
    }`6-^lj  
    ?2[=llS4  
    DOE： T~8` {^  
    相位型衍射 8OH<ppi  
    光束整形器 GJWC}$#T Y  
    直径：2mmx2mm 8(ny^]v|  
    形状：圆形 bL_s[-7  
    相位级次：16      /Z! ,1  
    XOa<R  
    a<tUpI$  
    3.建模任务：入射光场 I@cKiB  
     w J!  
    a1ZGMQq!  
    高斯准直激光光束的光束参数 OH5 kT$  
    As@~%0 S  
    • 波长：632.8nm .6!]RA5!=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1w+On JI?  
    n-,~Bp [  
    G,{L=x Oh  
     V)R-w`  
    4.建模任务：期望输出光场 H:U1#bQQ:  
    meR%);\  
    X X{:$f+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: l*_b)&CH  
    )ty *_@N0  
    • FWHM-直径：0.5mm /.'1i4Xa1P  
    • 边缘宽度：50um ~J)4(411  
    • 效率：>95% 0VoC|,$U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB [KWF7GQi  
    • 杂散光：<5% @`}'P115@  
    DBCL+QHA  
     0J$wX yh  
    1>a^Q  
    5.设计方案 rZGbU&ZM8  
    3I:DL#f  
    &>I8^i  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 RfN5X}&A  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 sf\;|`}  
    +hjc~|RK  
    U{>!`RN  
     5`x9+XvoN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >z^T~@m7l  
     DX$`\PA  
    "%f>/k;!h.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 BD4.sd+H,  
    • 用户必须输入所需的信息 7{<F6F^P  
    - 入射场 /f%u_ 8pV%  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J)jiI>  
    - 系统参数 ~d{E>J77j  
    - 制造条件  .)cOu>  
    2vWkAC;   
     }=f}@JlFB  
    }ZYK3F  
    7.设计过程 `=-}S+  
    @~63%6r#4M  
    ~Dy0HVE   
    -3 W 4  
    x<ENN>mW1  
    c,D'Hl6(%  
    [dzb{M6_  
    设计和优化过程由两步完成： m   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 F`u{'w:Hv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Oi7=z?+j  
     X&p-Ge1>z  
    8.系统模拟 O-y"]Wrv  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 D!Gm9Pa}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U{O\  
    • 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。 /FYa{.Vlr  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1qQgAhoY  
    Pc(2'r@#  
     CZa9hsM  
    tICxAp:  
    9. 初始几何光学设计的结果 eq@ v2o7  
    "QlCcH`g  
    \7C >4  
    /60[T@Mz  
    7H[+iS0  
    感兴趣的优化函数 {T^'&W>8G8  
    • 效率满足（>95%） 6Nl$&jL  
    • 信噪比不满足（<30db） =}q4ked /  
    • 杂散光不满足（>5% h:GOcLYM@X  
     w_{z"VeD  
    c:$:j,i}  
    q?MYX=Y6  
    J%A`M\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 sZbzY^P  
           MkYem6  
    O.4"h4{'  
    L;f=\q"g  
     j)]'kg  
    -s)2b ;  
    感兴趣的优化函数 &6:,2W&s  
    • 效率满足（>95%） .o-j  
    • 信噪比满足（<30db） <.' cCY  
    • 杂散光满足（<5%） \LYQZ*F  
    b:3hKW  
    11.总结 .ClCP?HG  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -'0AV,{Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 B>]5/!_4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8qc %{8  
    • 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。 jK=*~I  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^&<*$Ai~  
     
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