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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 ({3hX"C@Q  
     RUTlwTdv  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0NLoqq  
    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。 I)~&6@J n  
    _(J7^rN  
    2．模拟任务 ; 6Wlu3I  
    [Rh[Z# 6  
    Cc:4n1|]>  
    DOE： ;!4Bw"Gg  
    相位型衍射 7@g8nv(p  
    光束整形器 rs01@  
    直径：2mmx2mm T`g.K6$b  
    形状：圆形 )u7*YlU\I  
    相位级次：16     8y}9X v  
    uLYz!E+E  
    Dc |!H{Yr  
    3.建模任务：入射光场 `BKo`@  
    X{rw+!  
    daT[2M  
    高斯准直激光光束的光束参数 ?45kN=%*s  
    _//)|.6c3  
    • 波长：632.8nm \F%5TRoC  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm **rA/*Oc  
    ZF :e6em  
    N=K|Nw  
     eqcV70E8cK  
    4.建模任务：期望输出光场 QRnkj]b  
    >_QC_UX>4i  
    qr%9S dvx  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: dzZ74FE!t  
    D'aq^T'  
    • FWHM-直径：0.5mm .5I!h !  
    • 边缘宽度：50um [B9'/:  
    • 效率：>95% 4l2i'H  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -ea>}S  
    • 杂散光：<5% @SA*7[?P  
    *>!O2c  
     H4LZNko  
    O=}4?Xv  
    5.设计方案 g(t"+ P  
    Zam.g>{]  
    BP2-LG&\  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 IM&2SSmYNH  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 E"5 z T1d  
    U@+ @Mc  
    <v;;:RB6c  
     FL!W oTB  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 X l#P@60  
     JqTkNKi/s  
    D<$~bUkxR  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t>|Y-i3cb  
    • 用户必须输入所需的信息 I_@\O!<y}  
    - 入射场 LZm6\x  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） y0qrl4S)v  
    - 系统参数 v4!zB9d  
    - 制造条件 hK9Trrwau  
    e{8z1t20:  
     }fnp}L  
    J& }/Xw)  
    7.设计过程 \o9-[V#Gm  
    ]Mi ~vG q  
    yiGq?WA7  
    v5l)T}Nb  
    i rMZLc6  
    tLe!_p)  
    B" TZ8(<  
    设计和优化过程由两步完成： + 8 5]]}I  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 v!?bEM3D  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 (&0%![j&  
     'M185wDdAl  
    8.系统模拟 ;>_\oZGj_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Gwxx W   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )%x oN<  
    • 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。 kA?a}   
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |n=m{JX\m  
    IW3ZHmrpA  
     OiNzN.}d  
    Xu`c_  
    9. 初始几何光学设计的结果 Zpg/T K  
    xy$73K6  
    'gk.J  
    ,ii*[{X?  
    Sj;B1&  
    感兴趣的优化函数 %"PG/avo  
    • 效率满足（>95%） ?D-1xnxep  
    • 信噪比不满足（<30db） \UM9cAX`  
    • 杂散光不满足（>5% >k,|N4(  
     q\ FF)H  
    S-{[3$  
    3TqC.S5+  
    Mg;%];2Nt  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <l]P <N8^  
           W)3?T& `  
    ia 1Sf3  
    e*p7(b-  
     G%w.Z< qy  
    tAFKq>\  
    感兴趣的优化函数 Gm;)Om_  
    • 效率满足（>95%） '_,/N!-V  
    • 信噪比满足（<30db） T%~w~stW  
    • 杂散光满足（<5%） Y-\hV6v6  
    C( 8i0(1  
    11.总结 j_*$ Avy  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1ael{b!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 cHOtMPyQ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C,7d  
    • 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。 _#@n^c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _@9[c9bO  
     
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