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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 ljKIxSvCFp  
     8>v_th  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 h@Q^&%w  
    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。 nq M7Is  
    3v8LzS3@  
    2．模拟任务 *LEy# N  
    4@ PA+(kvS  
    ^e.-Ji  
    DOE： ;77K&#1  
    相位型衍射 ` =>}*GS  
    光束整形器 RxP H[7oZ  
    直径：2mmx2mm S+T/(-W  
    形状：圆形 [;u#79aE  
    相位级次：16     %k!CjW3  
    &W2*'$j"_  
    sK}AS;:  
    3.建模任务：入射光场 Qm%PpQ^Lz3  
    YWFE*wQ!  
    yKc-:IBb{u  
    高斯准直激光光束的光束参数 'UX.Q7W  
    OEW'bT)  
    • 波长：632.8nm uZ+bo&  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1R2IlUlzFr  
    IVR%H_uz  
     1MN!  
     3^sbbm.8  
    4.建模任务：期望输出光场 ){;XI2  
    .xRdKt!p  
    w*qj0:i5as  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: @aIgif+v  
    R/vHq36d  
    • FWHM-直径：0.5mm nKx)R^]k  
    • 边缘宽度：50um +,76|oMsQ%  
    • 效率：>95% lzEynMO+  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^hIdmTf6  
    • 杂散光：<5% W XQ@kQD  
    u^Q`xd1  
     8u[_t.y4m  
    kK? SG3  
    5.设计方案 KgL!~J  
    [YDSS/  
    6D;N.wDZ  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 V b0T)C  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。  Gl~l  
    )Qbd/zd\U  
    gmGK3am  
     um2a#6uo  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 D-gH_ff<]9  
     vSgT36ZF  
    ]VI^ hhf  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 28MMH Q  
    • 用户必须输入所需的信息 Z vysLHj  
    - 入射场 ^m>4<~/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1QoW/X'>.  
    - 系统参数 8Y($ F2  
    - 制造条件 n]4E>/\  
    nS+Rbhs  
     EZUaYp ~M  
    m:H^m/g  
    7.设计过程 ZEqW*piI  
    /$~1e7 W  
    {2\Y%Y'}*  
    f}:C~L!  
    aacy5E  
    vm [lMx  
    <L}@p8Lq  
    设计和优化过程由两步完成： =?i?-6M  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ? x)^f+:9|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gQnr.  
     d ^bSV4  
    8.系统模拟 KOcB#UHJ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `ecseBn3d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `|t,Uc|7!  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Kd\0nf6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _7c3=f83  
    p Cz6[*kC  
     @C;1e7  
    JF=R$!5  
    9. 初始几何光学设计的结果 "zEl2Xn28_  
    '/\  
    v">?`8V  
    bC{4a_B  
    cO?*(e1m=  
    感兴趣的优化函数 @Z5q2Q  
    • 效率满足（>95%） wuqe{?  
    • 信噪比不满足（<30db） W}(A8g#6  
    • 杂散光不满足（>5% #6 M] tr  
     w\buQ6pR)  
    _"8n&=+  
    T7[@ lMa?  
    s^k G]7  
    10. 后续IFTA优化后的结果 yV^Yp=f_  
           d4Uw+3ikW  
    ^~4]"J};M  
    q;{(o2g  
     8P n  
    bWFa{W5!  
    感兴趣的优化函数 Ob0sB@  
    • 效率满足（>95%） ]7HR U6$  
    • 信噪比满足（<30db） 2yN!yIPR  
    • 杂散光满足（<5%） fc#9e9R  
    85<k'>~L  
    11.总结 {*xE+ |  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .$U,bE  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Gek?+|m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 h&"9v~  
    • 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。 Q'<AV1<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 TOG:`FID  
     
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