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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 %%uE^nX>  
     }F_c0zM  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 LjG^c>[:m  
    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。 fTvm2+.nX  
    'EAskA] *  
    2．模拟任务 Hy[: _E  
    sAL ]N][Y  
    W_Y8)KxG:L  
    DOE： BrwC9:  
    相位型衍射 x}?<9(nE c  
    光束整形器 5j1d=h  
    直径：2mmx2mm wLXJ?iy3  
    形状：圆形 KBN% TqH|  
    相位级次：16     %(lO>4>|  
    Rxd4{L )n  
    F1L[3D^-  
    3.建模任务：入射光场 4#03x:/<\  
    y-1e(:GF  
    o" ,8   
    高斯准直激光光束的光束参数 >dt*^}*  
    M[YFyM(  
    • 波长：632.8nm \{lv~I  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !V37ePFje  
    ?s^3 o{!<W  
    [c 8=b,EI  
     &S*~EM.l8  
    4.建模任务：期望输出光场 uD&B{c+a  
    =xI'|%  
    k*hl"oL"X  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #lP8/-s^  
    LJ(WU)CPc  
    • FWHM-直径：0.5mm Z,38eQpM  
    • 边缘宽度：50um 2Kz+COP+  
    • 效率：>95% :OY~Q3 @  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 2L^)k?9>g+  
    • 杂散光：<5% yS\&2"o  
    XZM3zlg*  
     FI$:R  
    ;Y`Y1  
    5.设计方案 lZ\8W^  
    }#O!GG{  
    Y$r78h=4  
    • 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）。 Z nc(Q  
    • 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）。 (hzN(Dh  
    Yv;s3>r  
    1q;v|F  
     kW g.-$pp  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `@h|+`h  
     dq[h:kYm  
    u#E'k KGO  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }Q/onB t  
    • 用户必须输入所需的信息 :jLL IqhB  
    - 入射场 NXY jb(4:  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8vY-bm,e  
    - 系统参数 A IP~A]T  
    - 制造条件 l]R0r{{  
    ;<AcW.jx  
     Nz,yd%ua  
    :o' XE|N  
    7.设计过程 6Dq4Q|C  
    \2i7\U  
    e<L@QNX  
    u*l|MIi6J  
    V)`2 Kw  
    L[ G O6l  
    S\e&xUA;|  
    设计和优化过程由两步完成： Z4j6z>qE  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5</$dcG  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RdTM5ANT  
     WlMcEje  
    8.系统模拟 *gbK :*_J  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >gk_klLh  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :gh[BeqQ)  
    • 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。 M ?$[WS  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ej(J j\  
    ji"g)d6  
     ^OR0Vp>L  
    }htjT/Nm  
    9. 初始几何光学设计的结果  QHEtG2  
    J!6FlcsZm  
    !>8~R2  
    Jg6Lr~!i  
    #WpkL]g2+%  
    感兴趣的优化函数 h+f>#O+:  
    • 效率满足（>95%） Mqf Ns<2  
    • 信噪比不满足（<30db） $B+| &]a  
    • 杂散光不满足（>5% &NE e-cb[  
     XpIiJry!6  
    /Rp]"S vt  
    D6sw"V#  
    ?Ec9rM\ze  
    10. 后续IFTA优化后的结果 C_.9qo]DT7  
           g,Z A\R~  
    ?9b9{c'an  
    'Wonz<{'  
     %`vzQt`>  
    'Ts:.  
    感兴趣的优化函数 BT$p~XB  
    • 效率满足（>95%） W? iA P  
    • 信噪比满足（<30db） .J"N}  
    • 杂散光满足（<5%） {|+Y;V`  
    z*y!Ml1  
    11.总结 5jdZC(q5a  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Zo9<96I&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8sG3<$Z^  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 PxHFH pL  
    • 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。 ) nfoDG#O  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #x%'U}sF  
     
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