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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 1R1DK$^c  
     e)[>E\u_  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 fJ3*'(  
    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。 sz'IGy%  
    j#TtY|Po  
    2．模拟任务 .CClc(bO_/  
    ]Hp o[IF  
    Khbkv  
    DOE： f*VBSg[`  
    相位型衍射 d85\GEF9i  
    光束整形器 TS9=A1J#  
    直径：2mmx2mm |Go?A/'  
    形状：圆形 %d5;JEgA:g  
    相位级次：16     &J)q_Z8  
    idLysxN  
    F j_r n  
    3.建模任务：入射光场 \(PC#H%  
    'Jb6CR n  
    S+Aq0B<  
    高斯准直激光光束的光束参数 f&w8o5=|I  
    (Yzy;"iAu  
    • 波长：632.8nm Y~qv 0O6K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm g.v)qB  
    Hz}6XS@  
    k\T,CZ<  
     P< +5So0  
    4.建模任务：期望输出光场 }U=|{@%  
    8#OcrJzC  
    0W|}5(C  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: X]J]7\4tF\  
    xS) njuq4  
    • FWHM-直径：0.5mm -S]yXZ  
    • 边缘宽度：50um S~QL x  
    • 效率：>95% _`>F>aP  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?j^[7  
    • 杂散光：<5% '/^bO#G:  
    j +j2_\  
     o#KGENd  
    /P*mF^Y  
    5.设计方案 qRg^Bp'VD#  
    KgtMrT5<q  
    4WV'\R+m  
    • 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）。 sp4J%2b  
    • 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）。 xkIRI1*!  
    `mro2A  
    mC P*v-  
     $]4>;gTL'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4J=6A4O5Z  
     )$#]h]ac  
    \#P>k;D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d, fX3  
    • 用户必须输入所需的信息 3PB#m.N<  
    - 入射场 bWN%dn$$M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） WPBn?vb0<  
    - 系统参数 En:.U9?X  
    - 制造条件 E,I*E{nd9  
    s? /#8 `  
     2IgTB|2  
    RbUhLcG5  
    7.设计过程 box(FjrZE  
    ?*i qg[:  
    I#0WN  
    cPh U q ET  
    #}50oWE  
    usb.cE3 z  
    ;[*jLi,uc  
    设计和优化过程由两步完成： }cK<2J#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <eU28M?\  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 8}m bfu o1  
     `=A*ei5  
    8.系统模拟 k r0PL)$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %vjLw`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6iwIEb  
    • 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。 !xs. [&u8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +*2wGAT  
    ZCJOh8  
     |oq27*ix~m  
    ^h+,Kn0@  
    9. 初始几何光学设计的结果 6LUO  
    w ^ v*1KA&  
    X {,OP/  
    "4c ?hH:C  
    R:zPU   
    感兴趣的优化函数 shbPy   
    • 效率满足（>95%） ,?Pn-aC +  
    • 信噪比不满足（<30db） +I$c+WfU  
    • 杂散光不满足（>5% IwC4fcZX6  
     ! 8q+W`{  
    ZMmaM "9  
    bWzv7#dd=  
    v,Lv4)  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L,*KgLG  
           v?zA86d_  
    6X(Yv2X&4%  
    -%]O-'  
     rzJNHf=FVY  
    ZV}"k_+-  
    感兴趣的优化函数 1:<=zqh0  
    • 效率满足（>95%） =[8EQdR  
    • 信噪比满足（<30db） k9j_#\E[  
    • 杂散光满足（<5%） 8H4"mxO  
    jEj#|w  
    11.总结 gakmg#ki  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 u.( WW(/N  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 av>c  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ea3;1-b:  
    • 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。 uGm~ Oo  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 J(*q OGBD  
     
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