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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 4- 6'  
     L1"X`Pz[}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 88)0Xi|]KP  
    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( *$wD  
    hgKs[ySo,3  
    2．模拟任务 <v[,A8Q  
    ;Fuxj!gF  
    sbNCviKP  
    DOE： FAU^(]-5m  
    相位型衍射 Q:kpaMA1P  
    光束整形器 '(u[  
    直径：2mmx2mm 9}2I'7]  
    形状：圆形 Q9#$4  
    相位级次：16     8X*6i-j5E  
    OBN]bvCJ  
    fX} dh9  
    3.建模任务：入射光场 o &LNtl;  
    \&AmX8" [  
    KY"W{D9ib  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^X0<ZI  
    /2?GRwU~P  
    • 波长：632.8nm &g@?{5FP  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ybf`7KEP2A  
    $o1G xz  
    r"U$udwjg  
     U#,2et6  
    4.建模任务：期望输出光场 @ZK|k  
    UO<%|{ W+  
    }QG6KJh_%  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: a*S4rq@  
    O-bC+vB]M  
    • FWHM-直径：0.5mm D,1S-<  
    • 边缘宽度：50um &Cdk%@Tj]B  
    • 效率：>95% ]eP&r?B  
    • 信噪比（SNR）：>30dB S4`uNB#Ht  
    • 杂散光：<5% T6- e  
    $N5}N\C:a  
     M.!U;U<?  
    xk.\IrB_  
    5.设计方案  @;d(>_n  
    t~ Q {\!  
    ,T jd  
    • 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）。 *wyaBV?*K  
    • 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）。 }r*t V)  
    `2d,=.X  
    0 Co_,"  
     kUn55 l  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 -~v;'zOO  
     ;l5F il,3  
    +vBq,'k`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +`_%U7p(  
    • 用户必须输入所需的信息 =f{V<i~q  
    - 入射场 [D?RL `ZF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Y-@K@Zu]?  
    - 系统参数 ;VYL7Xu](  
    - 制造条件 ;&^S-+  
    -&D~TL#  
     *w59BO&M4  
    #U(dleT8  
    7.设计过程 TQ.d|{B[  
    E,u@,= j  
    C-m OtI  
    wp-*S}TT  
    2|kx:^D p  
    .P9ALJP(b  
    \ d+&&ns  
    设计和优化过程由两步完成： ]f-< s,@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r2qxi'  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ^zO%O653  
     Bj;Fy9[yb  
    8.系统模拟 b qEwi[`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g  O,X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \zR{D}aS  
    • 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。 @T|mHfQ8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <IGnWAWn  
    >QU1_'1r  
     9L]x9lI;  
    sr sDnf  
    9. 初始几何光学设计的结果 / \!hW-+]W  
    k2" Z:\?z  
    4[9~g=y>  
    |\*7J!Liv  
    }>6=(!  
    感兴趣的优化函数 _}EGk4E  
    • 效率满足（>95%） Gnr]qxL  
    • 信噪比不满足（<30db） _hMMm6a|  
    • 杂散光不满足（>5% >mgbs>  
     lnEc5J@c>i  
    d /+sR@\  
    w t? 8-_  
    N9r02c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1%G<gbHpI  
           PBTGN;y  
    ~2beVQ(U  
    l&dHH_m3  
     Ts:3_4-k  
    @c,}\"(  
    感兴趣的优化函数 5- 0  
    • 效率满足（>95%） cH.T6u_%  
    • 信噪比满足（<30db） _~d C>`K  
    • 杂散光满足（<5%） P)XkqOGpT9  
    G0^WQQ4  
    11.总结 $h`?l$jC(@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 G9<p Yt{:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }"06'  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 `^-?yu@  
    • 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。 ,]w -!I  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 HIcx "y  
     
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