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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 <LY+" Y  
     H#K|SSqY?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 }$jIvb,3?  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 uDR(^T{g#  
    ;C'*Ui  
    2．模拟任务 pm+[,u!i  
    ,*US) &x  
    C 4,W[L]4"  
    DOE： ;7}*Xr|  
    相位型衍射 &/p 9+gd  
    光束整形器 [PT}!X7h  
    直径：2mmx2mm E:AXnnGKO  
    形状：圆形 >b0}X)Z+U  
    相位级次：16     KV2X[1  
    rcCM x"L=  
    %o>1$f]  
    3.建模任务：入射光场 e!#:h4I  
    wB@A?&UY  
    u}$3.]-.?T  
    高斯准直激光光束的光束参数 $1YnQgpT  
    lU maNZ  
    • 波长：632.8nm V! p;ME  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm f|!zjX`  
    #\qES7We 6  
    ,b{4GU$3  
     HXX"B,N  
    4.建模任务：期望输出光场 c)?y3LX  
    V.qB3 V$  
    $|KbjpQ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: J c*A\-qC.  
    8I%1 `V  
    • FWHM-直径：0.5mm 4?`7XJ0a  
    • 边缘宽度：50um q-'zZ#  
    • 效率：>95% tP3Upw"U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K7|BXGL8r8  
    • 杂散光：<5% @L0.Z1 ).  
    *:iFhKFU  
     _ . _'\  
    $ |AxQQ%f  
    5.设计方案 ~_Aclm?  
    ==& =3  
    ;-59#S&?tB  
    • 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）。 ~~&M&Fe  
    • 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）。 +u7mw<A 8  
    R"jX9~3Ln  
    d4/ZOj+%  
     0oD?4gn  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 se&:Y&vrc~  
     o4xZaF4+  
    EyhQjs aT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 P6 9S[aqW  
    • 用户必须输入所需的信息 `3~w#?+=*  
    - 入射场 'j|;M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） TWMD f  
    - 系统参数 O3S_P]{*ny  
    - 制造条件 |#k1a:  
    |,o!O39}>  
     &@y W< <  
     V}&  
    7.设计过程 3vx?x39*Y  
    _95V"h  
    I<DS07K  
    !I@"+oY<  
    7P=j2;7 v  
    pl5!Ih6  
    >k"/:g^t  
    设计和优化过程由两步完成： Pt E>08  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )tB mSVprl  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Ef69]{E  
      e tY9Pq  
    8.系统模拟 oE}1D?3Sp  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 wJip{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {A{=RPL  
    • 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。 [E+#+-n7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ? r^+-  
    qjuX1 6o  
     9M<{@<]dm  
    `zF=h#i  
    9. 初始几何光学设计的结果 aB.`'d)V  
    Ie4}F|#=  
    B+ +:7!  
    q*8^938  
    '6WaG hvO  
    感兴趣的优化函数 n>{ >3?  
    • 效率满足（>95%） S Bs_rhe  
    • 信噪比不满足（<30db） '~2;WF0h  
    • 杂散光不满足（>5% Y6f0 ?lB  
     z>~Hc8*]3  
    :`25@<*u  
    \)pk/  
    :beBiO  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )=#QTiJ  
           jU/0a=h9  
    S 7RB` I5  
    QOMh"wC3  
     y]yp8Bs+  
    WOiw 0  
    感兴趣的优化函数 ki48]#p  
    • 效率满足（>95%） 46Vx)xX  
    • 信噪比满足（<30db） 6Dwj^e0  
    • 杂散光满足（<5%） 1d,;e:=j  
    W&qE_r  
    11.总结 Vv#|% ^0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 WbB0{s  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \:, dWL u  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 G<U MZg  
    • 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。 A46Xei:Ow  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 NLf6}  
     
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