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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 fL ~1  
     6 gj]y^}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 5f;n<EP y  
    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。 j0g5<M  
    ]b4pI*:$I  
    2．模拟任务 S~+O` y^  
    %04:z77  
    BZovtm3 E  
    DOE： i&'#+f4t  
    相位型衍射 ^cYStMjpy  
    光束整形器 kQ@gO[hS  
    直径：2mmx2mm kCj`V2go  
    形状：圆形 7JbY}@  
    相位级次：16     'e}uvbK  
    X AQGG>  
    2dHM  
    3.建模任务：入射光场 /8f>':zUb  
    R'rTE  
    ;tJWOm  
    高斯准直激光光束的光束参数 Z;ZuS[ZA  
    /_]ltXD  
    • 波长：632.8nm IikG /8lP  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm L ;6b+I  
    +"jl(5Q  
    ~mtTsZc  
     EJ1Bq>u7  
    4.建模任务：期望输出光场 j]r XoV>  
    2zz,(RA  
    z8IPhE@  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7; p4Wg7k}  
    W%TQYR  
    • FWHM-直径：0.5mm b)N[[sOt  
    • 边缘宽度：50um G 0hYFc u  
    • 效率：>95% t5xb"F   
    • 信噪比（SNR）：>30dB M(yH%i^A  
    • 杂散光：<5% M)L/d_4ka  
    *RBV'b  
     <3b'm*  
    grr'd+_e  
    5.设计方案 " jT#bIm  
    _IWxYp  
    "u_i[[y  
    • 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）。 1!vPc93 $$  
    • 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）。 <j;]!qFR  
    ^EF'TO$  
    W Zq,()h  
     D}-o+6TI?  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 xq2V0Jp1u  
     W;4Lkk$  
    3QW_k5o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ylu2R0] (  
    • 用户必须输入所需的信息 5y]io Jc9-  
    - 入射场 [u`6^TycP  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Y(_KizBY  
    - 系统参数 Wbe0ZnM]  
    - 制造条件 9RH"d[%yc}  
    ?OE#q$g  
     joqWh!kv7U  
    K1OkZ6kl  
    7.设计过程 Oa! m  
     A^ViDP  
    ,9d9_c.T  
    +c--&tBo  
    _-O cc=Z  
    gw^'{b  
    2:Q(Gl`<l  
    设计和优化过程由两步完成： 3+ =I;nj  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 GX  }q9  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gyev5txn  
     b0rX QMu  
    8.系统模拟 ; DDe.f"  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !;v.>.lw  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 C`QzT{6!  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 /_)l|<k+V  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 pISp*&  
    9cG<hX9`F  
     Lu=O+{*8  
    )o{aeV  
    9. 初始几何光学设计的结果 )MSZ2)(  
    y(5:}x&E  
    l1A5Y5x9=  
    "UG K8x  
    bAEg$A  
    感兴趣的优化函数  w_Uh  
    • 效率满足（>95%） XN#&NT{t}  
    • 信噪比不满足（<30db） ~jN'J+_$  
    • 杂散光不满足（>5% n-J2/j  
     C5*xQlCq}  
    ys8Q.oBv_`  
    U%>'"  
    8AL\ST51x"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 20tO#{Li  
           F PR`tE  
    gl8Ib<{  
    fvqd'2 t  
     @0NJ{  
    eKG2*CV  
    感兴趣的优化函数 L(G92,.  
    • 效率满足（>95%） D#Kuo$  
    • 信噪比满足（<30db） d ~`V7B2Y  
    • 杂散光满足（<5%） t Rm+?  
    nlc.u}#  
    11.总结 G$bJ+  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 RLVAT M5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 pHC /(6?  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 0N;%2=2_E  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 8e&p\%1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 28I^$> [  
     
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