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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 Hq[vh7Lux  
     ?\ qfuA9.  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ~s :M l  
    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。 cVg!"  
    DH#n7s'b  
    2．模拟任务 F)W7,^=X>-  
    J73B$0FP  
    .3{PgrZ  
    DOE： ?f\;z<e|  
    相位型衍射 *@XJ7G[  
    光束整形器 DP(JsZ}  
    直径：2mmx2mm %[x oA)0!  
    形状：圆形 lHV&8fny  
    相位级次：16     [r,ZM  
    $yZ(c#L  
    IEx`W;V]K  
    3.建模任务：入射光场 bVB_KE  
    zfAkWSY  
    qhKW6v  
    高斯准直激光光束的光束参数 5$v,%~$Xds  
    4QK~qAi  
    • 波长：632.8nm rRTAWAs%T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Po%+:0oX  
    }mz6z<pJ_  
    QbF!V%+a's  
     i|z=q  
    4.建模任务：期望输出光场 DrG9Kky{  
    *u2pk>y)  
    (XQBBt  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qdlz#-B  
    MOiTz L*  
    • FWHM-直径：0.5mm j^t#>tZS  
    • 边缘宽度：50um l>KkK|!T^i  
    • 效率：>95% VSK!Pc.G}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;*3OkNxa3  
    • 杂散光：<5% FC'v= *  
    7*!h:rg  
     tWs ]Zd  
    F"3LG"  
    5.设计方案 EJdl%j  
    0Zt=1Tv  
    EFb1Y{u^\!  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 %gF; A*  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 j{.P'5e@pZ  
    0 i76(2  
    [d( @lbV0  
     :YL`GSl  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 r%M.rYLG{  
     &"D *  
    ?w{lC,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w]4=uL6  
    • 用户必须输入所需的信息 q,#j *  
    - 入射场 Lo'P;Sb4<}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [ n[!RddY  
    - 系统参数 eYQq@lrWv  
    - 制造条件 ^E)Kse.>  
    ! xU1[,9  
     >~;MQDU5*Y  
    uXs.7+f  
    7.设计过程 }y<p_dZI  
    dQ4VpR9|;  
    v6gfyGCJ  
     2 EG`  
    fl{wF@C6  
    c:  /Wk  
    byj}36LN62  
    设计和优化过程由两步完成： ]K]$FX<f  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~$#"'Tl4J  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =B}a +0u!  
     ;Up'+[Vj'C  
    8.系统模拟 ]9xuLJ)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 'A0.(a5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7j9:s>D  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ()< E?D=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 kB|j N~  
    }b9"&io  
     G_GPnKdd  
    2$>"4 N  
    9. 初始几何光学设计的结果 `>M-J-J  
    %SKp<>;9  
    P\;L#2n  
    8p4J7 -  
    jo75M Sj  
    感兴趣的优化函数 QXXB>gOY5  
    • 效率满足（>95%） {1RI!#[\  
    • 信噪比不满足（<30db） vwVK ^B  
    • 杂散光不满足（>5% C- Aiv@@<=  
     Fai_v{&?  
    8dg \_H_  
    z 6~cm6j  
    ^[K3]*!@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 6S#Y$2 P  
           /}G+PUk7  
    ^ olaq(z  
    OE{{,HFa`G  
     z/IA @  
    XLEEd?Vct9  
    感兴趣的优化函数 ~r<@`[-L  
    • 效率满足（>95%） cL31g_u  
    • 信噪比满足（<30db） wul$lJ?tE  
    • 杂散光满足（<5%） n#jBqr&!M  
    VMry$  
    11.总结 tUS)1*{_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 XILB>o.^3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |eN#9Bm  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zV)(i<Q  
    • 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。 Y7W xV>E  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 pkW }\r  
     
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