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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 -T.C?Q g  
     gib;> nuBK  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 C +S>;1  
    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。 2~W8tv0^b2  
    Nvj KB)J  
    2．模拟任务 )E=~ _`XO  
    )gKX +'  
     u~j&g  
    DOE： Ve|=<7%%S  
    相位型衍射 "v5jYz5M  
    光束整形器 $ud\CU:r  
    直径：2mmx2mm 6vebGf  
    形状：圆形 |F52)<\  
    相位级次：16     bc*CP0t|  
    |Ht~o(]&&/  
    Te&5IB-  
    3.建模任务：入射光场 G297)MFF  
    IM&l%6[).  
    iea7*]vW  
    高斯准直激光光束的光束参数 ?H(']3X5@  
    +>o} R?xj  
    • 波长：632.8nm iKe68kx  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %&S :W%qm?  
    0z=^_Fb  
    "|K D$CY  
     ,~qjL|9  
    4.建模任务：期望输出光场 ]ZM-c~nL  
    aA&}=lm  
    {&s.*5  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: GF^ ?#Jh  
    ]sV) '-  
    • FWHM-直径：0.5mm ];au! _o  
    • 边缘宽度：50um y,vrMWDy  
    • 效率：>95% dpI! {'"M  
    • 信噪比（SNR）：>30dB {N 0i 3e s  
    • 杂散光：<5% X,i^OM_  
    xC.Tipn>  
     f|-%.,  
    ZH8Oidj`  
    5.设计方案 xBK is\b  
    gC \^"m  
    5Ak6q(\  
    • 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）。 8d*W7>rq  
    • 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）。 Dro2R_j{  
    =@0/.oSD  
    2]f?c%)I  
     zkmfu~_)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a;[=b p  
     )MU)'1jc,  
    +JRPd.B"@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 =hDFpb,mr  
    • 用户必须输入所需的信息 D0a3%LBS/2  
    - 入射场 sj\kp ni  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  Vq K/GWg  
    - 系统参数 23~KzC  
    - 制造条件 =P\Tk)(`  
    ;ZowC#j  
     ^Y- S"Ks  
    ?PST.+l  
    7.设计过程 15tT%TC  
    K"U[OZC`  
    v'H\KR-;  
    e:kd0)9  
    EwH_k  
    %$H~  
    g6 Nw].{  
    设计和优化过程由两步完成： <m!(eLm+B  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 QvjOOc@k~n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >xJh!w<pB  
     L>Soj|WUy(  
    8.系统模拟 ;^Hg\a  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 -P'KpX:]hd  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 FF7  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Dhy@!EOS  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 {Wp5Ane  
    nFY6K%[  
     ^J{tOxO=l  
    H|i39XV  
    9. 初始几何光学设计的结果 q=(.N>%  
    :*MqYny&  
    B>"O~ gZ{#  
    7 G<v<&  
    re;^,  
    感兴趣的优化函数 ?*h 2:a$  
    • 效率满足（>95%） ui$JQ_P  
    • 信噪比不满足（<30db） KaGG4?=V  
    • 杂散光不满足（>5% Yl!~w:O!o  
     GN%|'eU  
    EA+}Rf6}  
    )r^)e 4UI  
    e;ej/)no`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 w;Jby  
           rp^G k  
    //_aIp  
    H6I]GcZ$  
     7-u['nFJ  
    c Oi:bC@  
    感兴趣的优化函数 )lsR8Hi8  
    • 效率满足（>95%） #ovmX  
    • 信噪比满足（<30db） !uwZ%Ux z  
    • 杂散光满足（<5%） ;5(ptXX1W  
    /PuN+M  
    11.总结 s v}o%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 C%l+<wpXO  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 bb ]r  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Sb;=YW 1<  
    • 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。 wxx3']:  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 YAoGVey  
     
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