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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 <G60R^o  
     q[ 5&  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 t|]2\6acuc  
    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。 D:#e;K  
    VRA0p[  
    2．模拟任务 `VXC*A   
    a&C}' e"  
    ,}23  
    DOE： z;1qYW[-A  
    相位型衍射 vv^(c w>A  
    光束整形器 [DSD[[ z[  
    直径：2mmx2mm JAU:Wqlg1  
    形状：圆形 s5&v~I;>e  
    相位级次：16     &Ef_p-e-P  
    Bs;.oK5!n@  
    0u=FlQ }h  
    3.建模任务：入射光场 Af XlV-v  
    LgJUMR8vUO  
    ;S}_/'  
    高斯准直激光光束的光束参数 dS)c~:&+  
    'eg;)e:`b+  
    • 波长：632.8nm dFzlcKFFD  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm aqoxj[V^3L  
    BkJNu_{m?  
    @R s3i;"W  
     s^>1rV]=(`  
    4.建模任务：期望输出光场 s\io9'Ec  
    eGk`Z>  
    n+H);Dg<8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W?2Z31;7  
    ,+o*>fD  
    • FWHM-直径：0.5mm ZE4xF8  
    • 边缘宽度：50um 7yFV.#K3O  
    • 效率：>95% uS&NRf9A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *c' hmA s  
    • 杂散光：<5% We:b1sZR  
    3ox 0-+_  
     m)"wd$O^w  
    b^C2<'  
    5.设计方案 a6epew!2  
    6+ C7vG`  
    (C60HbL  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Hi Pd|D  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 lbnH|;`$]m  
    {/K_NSg+h  
    +/Qgl  
     xq\A TON  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 WN9K*Tt~o&  
     k \V6 q9*  
    IHStN,QD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _H)>U[  
    • 用户必须输入所需的信息 $i.)1.x  
    - 入射场 L_QJS2  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） '.1_anE]  
    - 系统参数 s2;b-0  
    - 制造条件 (^ ;Fyf/  
    yp\s Jc`  
     `AcT}. u  
    8"KaW2/%  
    7.设计过程 ~E*`+kD  
    #P5tTCM  
    ;.|).y1/`  
    JsyLWv@6xa  
    =6^phZ(  
    }RN&w ]<  
    gbL!8Z1h  
    设计和优化过程由两步完成： J={R@}u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a[A9(Ftn  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 PA<<{\dp  
     59Lmv &s  
    8.系统模拟 {v~.zRW%]r  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 C3z#A3&J  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 kSq1Q#Bxq  
    • 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。 |}KNtIX\G  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 NZ=`iA8)X  
    9>1Gj-S2:  
     4Y:[YlfD.  
    flzHZH  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^*A8 NdaB  
    ExJexjOWI^  
    9e>Dqlv  
    UqEpeLK  
    [(PD2GO+  
    感兴趣的优化函数 ">hOD'PG  
    • 效率满足（>95%） XLxr@1   
    • 信噪比不满足（<30db） `/\Z{j0_  
    • 杂散光不满足（>5% bL"!z"NA  
     P_8z'pYd>  
    568qdD`PS  
    RJO40&Z<Z  
    iw)^; 8q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 i1k#WgvZR  
           q#!]5  
    [K4wd%+  
    f!n0kXVu6U  
     [d}AlG!  
    y1@*)| r  
    感兴趣的优化函数 5y%-K=d  
    • 效率满足（>95%） N6wCCXd  
    • 信噪比满足（<30db） [/iT D=O,  
    • 杂散光满足（<5%） JLFZy\  
    /yn%0Wish  
    11.总结 D`C#O 7.N  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6 7{>x[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 By7? <A  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 : ZWKrnG  
    • 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。 g&oAa;~o  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 S#wy+*  
     
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