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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 #6v27:XK  
     d*8 $>GA  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 f|7\DeY9U  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 e}Vw!w  
     uF|3/x=  
    2．模拟任务 }|OaL*|u  
    &)wiKh"$  
    nQX+pkJ  
    DOE： zET^T5>:  
    相位型衍射 {P%9  
    光束整形器 HAzBy\M{  
    直径：2mmx2mm f5*k7fg  
    形状：圆形 r|Z3$J{^"  
    相位级次：16     ^n Jyo:DO;  
    :$;Fhf<5  
    1@48BN8cm'  
    3.建模任务：入射光场 O|IG_RL]  
    GYxM0~:$k  
    v4,h&JLt  
    高斯准直激光光束的光束参数 5@IB39  
    "xI"  
    • 波长：632.8nm M-L2w"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm wcSyw2D  
    {'sY|lou  
    e1(Q(3  
     NL=|z=q  
    4.建模任务：期望输出光场 QZp6YSz.4  
    K%<j=c  
    GcIDG`RX  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: EF7+ *Q9  
    [v7^i_d  
    • FWHM-直径：0.5mm TNCgaTJ{h  
    • 边缘宽度：50um =!O*/6rz  
    • 效率：>95% Q)m4_+,d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB O<PO^pi  
    • 杂散光：<5% ]wT 7*( Y  
    Ac2(O6  
     N7'OPTKt&  
    M#"524Nz  
    5.设计方案 fH`P[^N  
    Wt)Drv{@ {  
    'j^xbikr  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 +;$oJJ  
    • 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）。 W>r#RXmh  
    3 &u_A?;  
    iLP7!j  
     H9h@sSg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !TZhQiorC  
     [b%:.bjY  
    bwVPtu`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z,qRcO&  
    • 用户必须输入所需的信息 T2}FYVj?!g  
    - 入射场 EXP%Mk/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） R1nJUOE4w^  
    - 系统参数 lzw3=H  
    - 制造条件 `U+l?S^$  
    p raaY}}  
     >AoK/(yL.  
    f|^dD`  
    7.设计过程 IG(?xf\C  
    8N:owK  
    X;<BzA!H  
    :[ k4Z]t8  
    VrZ>bma;  
    6KD `oUx  
     `:P  
    设计和优化过程由两步完成： obdFS,JxxG  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +/#Ei'do  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 1;Pv0&[q/  
     R'kyrEO  
    8.系统模拟  O+%WR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 uB!kM  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |F9z,cc"  
    • 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。 b-3*Nl_%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 GUF"<k  
    4w#``UY)'  
     wApMzZ(X2y  
    !61Pl/uQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 SQeRSz8bK4  
    nW;g28  
    D;UV&.$'v  
    sA gKg=)  
    sXd8rj:o  
    感兴趣的优化函数 kId n6 Wx,  
    • 效率满足（>95%） 8/0Y vh  
    • 信噪比不满足（<30db） :>p8zG  
    • 杂散光不满足（>5% mhW-J6u*  
     ##Z_QB(;  
    7' S@3   
    F)z;Z6{t4  
    ^(* n]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _EF&A-kX|u  
           VUI|.76g  
    BTM), w2  
    4t)%<4  
     aR,}W\6M  
    XUuu-wm:}  
    感兴趣的优化函数 {EdH$l>94  
    • 效率满足（>95%） # O4gg  
    • 信噪比满足（<30db） Rq[ M29  
    • 杂散光满足（<5%） Me6+~"am/  
    rQ=,y>-*  
    11.总结 u_7~TE3W  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 lg047K   
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Hcc"b0>}{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 >5Wlc$bc  
    • 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。 5e sQ;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Xn~I=Ml d  
     
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