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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 PjN =k;  
     bzdb|I6Z  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 :ss,Hl  
    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。 [F5h   
    e" ]2=5g  
    2．模拟任务 -l%J/:  
    S(\9T1DVe  
    ='TE,et@d  
    DOE： z>w`ZD}XY  
    相位型衍射 c5|:,wkx  
    光束整形器 w[6J `   
    直径：2mmx2mm l2;CQ7  
    形状：圆形 QdLYCR4f  
    相位级次：16     &Q}*+Y]G  
    )[1)$-Ru  
    G;f/Tch  
    3.建模任务：入射光场 Isx#9C  
    ~tOAT;g}q  
    tK k#LWB  
    高斯准直激光光束的光束参数 -{`@=U  
    w`l{LHrR  
    • 波长：632.8nm JWA@+u*k  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Fq9Q+RNMZL  
    8u!"#S#>a  
    o[E_Ge}g8  
     D1nq2GwS  
    4.建模任务：期望输出光场 XJ2^MF2BU  
    `GXkF:f=  
    e[Abp~@M1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5wUUx#  
    6rS$yjTX!  
    • FWHM-直径：0.5mm g@\fZTO  
    • 边缘宽度：50um sl2@umR7%(  
    • 效率：>95% aTf`BG{kw  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :8A!HI}m{  
    • 杂散光：<5% 9}z0J  
    ! ZU2{  
     7 bDHXn  
    fvb=#58N_  
    5.设计方案 \P1=5rP  
    qH['09/F6  
    oA1a/[#  
    • 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）。 #M A4  
    • 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）。 vky.^  
    fr!Pj(Q1  
    GJqE!I,.  
     b~-%c_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 f{0F|w< gf  
     .5!t:FPOv  
     ["}rk  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 eSW{Cb  
    • 用户必须输入所需的信息 UU8pz{/  
    - 入射场 /t-fjB{=G  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） I5h[%T  
    - 系统参数 0EJ(.8hwm  
    - 制造条件 w\}?(uO  
    _j_x1.l  
     CkswJ:z)sc  
    Xv@SxS-5l  
    7.设计过程 !z{-?o/  
    gl&5l1&  
    6ksAc%|5  
    OxGE%R,  
    F]O$(7*  
    -Z-IF#%  
    16SOIT  
    设计和优化过程由两步完成： l]<L [Y,E-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 l1]p'Liuu  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rWh6RYd<T  
     5Zw1y@k(  
    8.系统模拟 cQ:"-!ff  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9C t`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 OCy0#aPRS  
    • 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。 :iR \%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 7RDDdF E!  
    .@Ut?G  
     LK"  bC  
    <)*2LBF@]  
    9. 初始几何光学设计的结果  lWm'  
    Dup;e&9g  
    @E.k/G!~Nb  
    ~:km]?lz0  
    ,#W  
    感兴趣的优化函数 JY!l!xH(6  
    • 效率满足（>95%） &uUo3qXQ5l  
    • 信噪比不满足（<30db） 8P: Rg%0)  
    • 杂散光不满足（>5% =uDgzdDyE  
      fI\9\x  
    `"@X.}\  
    {YUIMd!Y  
     'Pvm8t  
    10. 后续IFTA优化后的结果 @Mvd'.r<;  
           fJZp?e"  
    /=uMk]h  
    Z>)][pL  
     `]Bxn) b(  
    Il.Ed-&62  
    感兴趣的优化函数 rw)kAe31  
    • 效率满足（>95%） y$81Z q  
    • 信噪比满足（<30db） .}')f;jH5<  
    • 杂散光满足（<5%） rwIe qV{:  
    +jC*'7p@  
    11.总结 H&b3{yOa  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 22(*J<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 C6_@\&OA  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #GaxZ  
    • 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。 N)% ;jh:T  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 NrDi   
     
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