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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 #21t8  
     Fke_ms=I^  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 C{g Y*+  
    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。 *21foBfqh  
    P`ZYm  
    2．模拟任务 ?|}%A9   
    8y$c\Eu(mF  
    <OR f{  
    DOE： )wFr%wNe  
    相位型衍射 9pY`_lxa>  
    光束整形器 ~]Md*F[4*e  
    直径：2mmx2mm +#$(>6Zu"{  
    形状：圆形 Rq,ST:  
    相位级次：16     +0&SXhy%y  
    J|Af`HJ  
    j4C{yk  
    3.建模任务：入射光场 Lc0yLm  
    *Y!c6eA  
    XwerQwO=  
    高斯准直激光光束的光束参数 0qdgt  
    Td|x~mZv:  
    • 波长：632.8nm uoX] #<1J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Gd= l{~  
    #" 3az8u  
    +[2X@J  
     J3;dRW  
    4.建模任务：期望输出光场 0SJ7QRo|K  
    LEM^8G]O  
    \Gzo^w  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?M02|8-  
    [p 6#fG *  
    • FWHM-直径：0.5mm 3aK/5)4|B  
    • 边缘宽度：50um 71$MhPvd<  
    • 效率：>95% pN]$|#%q(  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @['4X1pqt  
    • 杂散光：<5% MZ/PXY  
    x?|C-v  
     +ISXyGu  
    -4}I02  
    5.设计方案 Z T5p  
    nV$ctdusQ  
    ":o1g5?  
    • 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）。 -_>g=a@&  
    • 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）。 $1(FN+ M b  
    I,0]> kx  
    :2n(WXFFI  
     TYs#v/)I  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (ex^=fv  
     N]p|c3D  
    INHN=KY{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [H3~b=  
    • 用户必须输入所需的信息 Ya_4[vR<  
    - 入射场 qZ39TTQ*p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -6()$cl}0  
    - 系统参数 gUrb&#\X  
    - 制造条件 7%(|)3"V  
    v7l4g&  
     JKFV7{ %Gl  
    j&S8x|5  
    7.设计过程 fGv`.T_d  
    >QusXD"L>  
    MKuy?mri~  
    7 -(LWH  
    OoFQ@zE7%  
    <?TJ-   
    <N{pMz  
    设计和优化过程由两步完成： Wv   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 AlQ!Q)y<@  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |sw&sfH[FD  
     D4"](RXH  
    8.系统模拟 ;,z^!bD  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 IXSCYqoK  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 '(/ZJ88JP  
    • 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。 Xcq 9*!%o  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 n},~2  
    =f)S=0UF  
     YLlw:jN  
    r|Y|u v0  
    9. 初始几何光学设计的结果 PAe2 hJ  
    C/P,W>8  
    -S=Zsr\  
    ^"w.v' sL  
    HY]vaA`  
    感兴趣的优化函数 Qa,^;hZWS  
    • 效率满足（>95%） Bx&.Tj  
    • 信噪比不满足（<30db） tPS.r.0#^  
    • 杂散光不满足（>5% TsPO+x$l  
     ;3n0 bKDY  
    {-rK:*yP'u  
    [@}{sH(#Ta  
    ?=<vC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Zq|oj^  
           }9=\#Le~\  
    #lyvb.;  
    6e@ O88=  
     Z`xz|:D+  
    S,5>g07-`  
    感兴趣的优化函数 lLHHuQpuj  
    • 效率满足（>95%） tR5zlm(}  
    • 信噪比满足（<30db） 7"f$;CN?~  
    • 杂散光满足（<5%） m_H$fioha,  
    }6]V*Kn,  
    11.总结 M* W=v  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 <69/ZI),Y{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !MB%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |}*k|  
    • 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。 do{#y*B/g!  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 tg~&kaz  
     
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