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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 PQaTS*0SXJ  
     hz/mNDE]  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Wl| i$L)7  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 Oo|JIr7i  
    j4XVk@'OX  
    2．模拟任务 &M|rRd~*  
    j2G^sj"|  
    ffP]U4  
    DOE： RP~nLh3=\  
    相位型衍射 6wp1jN  
    光束整形器 B- @bU@H  
    直径：2mmx2mm wDvu2iC=  
    形状：圆形 bF _]j/  
    相位级次：16     { j_-iF  
    )@! fLA T  
    aE0R{yupZ  
    3.建模任务：入射光场 \GEz.Vb  
    2J=`"6c  
    "}()/  
    高斯准直激光光束的光束参数 lWRl  
    d/  Lz"  
    • 波长：632.8nm / &Z8g4vc  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm gP>pb W_  
    4U dk#  
    !Q\*a-C  
     ZX/FIxpy  
    4.建模任务：期望输出光场 ;Z*rY?v  
    M6wH$!zRa  
    >lIzeEW#  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6%V:Z  
    2)IM<rf'^  
    • FWHM-直径：0.5mm dNR /|  
    • 边缘宽度：50um |&K;*g|a  
    • 效率：>95% B  W*8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0[UI'2  
    • 杂散光：<5% h[dJNawL  
    M4Cb(QAVP  
     "E+;O,N-  
    4A+g-{d  
    5.设计方案 b'pwRKpx  
    X>$Wf3  
    gw)z*3]~s  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 D2VYw<tEA  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 5& %M L  
    Q m*z  
    T"99m^y  
     rn . qs  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }`CF(Do  
     KKpM=MZ  
    Rir0^XqG  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 T^!Q(`*  
    • 用户必须输入所需的信息 4Pr^>m  
    - 入射场 mh4 VQ9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~ AD>@;8fG  
    - 系统参数 ="]lN  
    - 制造条件 A< .5=E,/  
    2<*"@Vj  
     !RJ@;S  
    cEf"m ?w  
    7.设计过程 ], Bafz)4  
    Pfs_tu  
    2XL^A[?   
    I;}U/'RR>  
    X8v)yDtw  
    SN)Czi#7  
    I]n X6=j5  
    设计和优化过程由两步完成： UG44 oKB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gGE{r}$  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 . AA# G  
     Q1Qw45$  
    8.系统模拟 Q}Ah{H0C  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 B Hp>(7,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 j)G%I 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。 G[e,7jev  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !.%*Tp#k#  
    Zz (qc5o,F  
     >/Z*\6|Zx#  
    +|;Ri68  
    9. 初始几何光学设计的结果 =oXlJ[)h  
    8oU R/___  
    sRLjKi2D  
    ~*1Z1aZ  
    Q0`@=5?-  
    感兴趣的优化函数 Ho}*Bn~ic  
    • 效率满足（>95%） GR(m+%Vw!  
    • 信噪比不满足（<30db） %@(+`CCA  
    • 杂散光不满足（>5% 3<.DiY  
     Q(x=;wf5r  
    RF8, qz  
    }JOz,SQHP  
    Nq9pory^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k~;~i)Eg  
           _s-X5 xU  
    m; =S]3P*  
    sAO/yG  
     U(+QrC:  
    CBdr 1  
    感兴趣的优化函数 Y&M{7  
    • 效率满足（>95%） ?r]0%W^  
    • 信噪比满足（<30db） \3(s&K\Y6\  
    • 杂散光满足（<5%） ;[lLFI  
    T+0z.E!~I  
    11.总结 O>f*D+A-  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 AvIheR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 RKMF?:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 .0>bnw  
    • 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。 s,C>l_4-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 rY &lx}  
     
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