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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  1 ,PFz  
     +:&(Ag  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 svpWABO  
    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。 l O, 2  
    v,>F0ofJ  
    2．模拟任务 any\}   
    !^axO  
    @YwaOc_%  
    DOE： ?5mVC]W?]  
    相位型衍射 EZP2Bb5g  
    光束整形器 Q X@&~  
    直径：2mmx2mm FA{I S0  
    形状：圆形 d+T]EpQJ*  
    相位级次：16     e^'?:j  
    $Z28nPd/  
    bT{P1nUu  
    3.建模任务：入射光场 f`Wfw3  
    .h+<m7  
    wuYo@DDU#  
    高斯准直激光光束的光束参数 U}A+jJ  
    cjN4U [  
    • 波长：632.8nm N[pk@M\vX  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm  j Mp{  
    XVv7W5/q]  
    VDnAQ[T@d  
     L0&!Qct  
    4.建模任务：期望输出光场 zx'`'t4~  
    *R~oA`  
    CKBi-q FH  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: oub4/0tN,~  
    Y"l!3^   
    • FWHM-直径：0.5mm coLn};W2  
    • 边缘宽度：50um Gj)Qw 6  
    • 效率：>95% *Mp<4B  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5Rec}H  
    • 杂散光：<5% S?3{G@!  
    gwqK`ww  
     ,}2j Fb9z4  
    H>7!+&M  
    5.设计方案 +$ -#V   
    .`h+fqa  
    Fk9(FOFg  
    • 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）。 mmjB1 L  
    • 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）。 U_8I$v-~  
    dJ&s/Z/>E  
    U73`HDJ  
     gRqz8UI  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?=4t~\g?  
     ?,8b-U#A1  
    x< 3vA|o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l|up3A3)  
    • 用户必须输入所需的信息 h">X!I  
    - 入射场 :<(<tz7dj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） '+QgZ>q"  
    - 系统参数 v*^2[pf  
    - 制造条件 L"-&B$B:  
    ut,"[+ J  
     #4><r.v3  
    [Eu];  
    7.设计过程 & 1_U1  
    '<7S^^ax  
    3y ryeS  
    P/MM UmO  
    If;R?j0;Q  
    +dw!:P &  
    `}gdN};  
    设计和优化过程由两步完成： W5.Va.  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dv , C6t2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 e0 u,zg+m  
     \, 8p1$G  
    8.系统模拟 b#/i.!:a  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 03([@d6<E  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %&+TbDE+T  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 R"3 M[^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 W`rMtzL5  
    VYaSB?`/  
     h%TLD[[/jr  
    Z19m@vMsIP  
    9. 初始几何光学设计的结果 cwe1^SJ6y  
    .'1SZe7O  
    OR4!YVVQ  
    'eyJS`  
    M4KWN'  
    感兴趣的优化函数 (PRBS\*G  
    • 效率满足（>95%） Gf0,RH+  
    • 信噪比不满足（<30db） lZW K2  
    • 杂散光不满足（>5% Yp1bH+/u  
     MR$>!Nlp  
    cSK&[>i)4  
    U>P|X=)  
    !^y y0`k6  
    10. 后续IFTA优化后的结果  9S1)U$  
           !VP %v&jKm  
    l?8)6z#Zl  
    vfwA$7N  
     3A,rHYS  
    e;VIL 2|  
    感兴趣的优化函数 Wto ;bd  
    • 效率满足（>95%） Qx)Jtb0`V  
    • 信噪比满足（<30db） *hdC?m. _  
    • 杂散光满足（<5%） i ev>9j  
    (qBvoLkF9N  
    11.总结 r-IT(DzkD  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 y'} O)lO1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 VK:8 Nk_y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 S~NM\[S  
    • 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。 'O?~p55T  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 jb[!E^'&>  
     
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