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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 :&dY1.<N+  
     2I:vie  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 4yC{BRbi  
    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。 %2<chq  
    jow^~   
    2．模拟任务 Zg7~&vs$  
    dCcV$BX,K  
    WjGv%^?  
    DOE： 0x0.[1mB  
    相位型衍射  UJoWTx  
    光束整形器 ~aH*ZA*f  
    直径：2mmx2mm Y ,?  
    形状：圆形 0-g,C=L  
    相位级次：16     )F<<M+q=  
    amGQ!$] %#  
    5SX0g(C  
    3.建模任务：入射光场 SV]M]CAe  
    C^r3r6  
    #l-,2C~  
    高斯准直激光光束的光束参数 E]_lYYkA  
    lw? f2_fi  
    • 波长：632.8nm i,ku91T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 3OFv_<6  
    E[LXZh  
    2Z,;#t  
     AY0o0\6cw  
    4.建模任务：期望输出光场 \XMl8G  
    YFLWkdqAY  
    U%_a@&<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +F 6KGK[  
    e\.|d<N?  
    • FWHM-直径：0.5mm s Xl7  
    • 边缘宽度：50um Q-}oe Q  
    • 效率：>95% d"5:/Mo  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4ej$)AdW3  
    • 杂散光：<5% UNYU2ze'  
    'y}A3 RqN  
     WLNkO^zb  
    "6pjkEt4  
    5.设计方案 -.g5|B  
    2Pi}<pG~  
    Dw[w%uz  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 >g93Bj*  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 BD=;4SLT  
    7"*- >mg  
    &.<{c `-  
     f|6%71  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 G~4^`[elB  
     zK:/ 1  
    v1 oSf  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #)>>f  
    • 用户必须输入所需的信息 #JuO  
    - 入射场 LAf!y"A#  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [ Q=) f  
    - 系统参数 TmX~vZ  
    - 制造条件 q.<q(r  
    wqE ]o= k  
     gMI%z2]'-  
    ^n]tf9{I  
    7.设计过程 f 21w`Uk48  
    .Ji r<"*<  
    Q1&: +7 %  
    ,Z>RvLl  
    |.(o4<nx.  
    v l{hE~  
    J4lE7aFDA~  
    设计和优化过程由两步完成： eIof{#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >454Yir0Mk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 kmov(V  
     [.<vISRir  
    8.系统模拟 s|,gn5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~ xf9 ml  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A| Y\Y}  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 VIi|:k  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 msY"Y*4  
    w0*6GCP  
     SC|cCK hqi  
    "_#%W oo  
    9. 初始几何光学设计的结果 TF=S \ Q  
    t'9E~_!C  
    *[yCcqN.  
    8<.KWr  
    )2^OBfl7  
    感兴趣的优化函数 k9R1E/;  
    • 效率满足（>95%） ZibHT:n  
    • 信噪比不满足（<30db） I}k!i+Yl  
    • 杂散光不满足（>5% ]E=JUYf0  
     /;.M$}Z>`  
    ARU,Wtj#  
    a-QHm;_S  
    z>y,}#D?C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 |qbJ]v!  
           a~XNRAh  
    CSsb~/Oxu  
    /#,<> EfT  
     m,up37-{  
    orHVL2 KK  
    感兴趣的优化函数 6#{= E @  
    • 效率满足（>95%） #4c uNX5m%  
    • 信噪比满足（<30db） },f7I^s|  
    • 杂散光满足（<5%） &kO4^ A  
    |}mBW@ah  
    11.总结 slQKkx \Dn  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  g| r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'Ob5l:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n$=n:$`q  
    • 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。 qx!IlO  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }%XNB1/`  
     
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