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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 \C$e+qb~{  
     L6CI9C;-b  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 kFE9}0-   
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 ?'~u)O(n  
    pG"wQ  
    2．模拟任务 {{G3^ysa  
    !AXLoq$SY  
    xy:Mb =r  
    DOE： 0JtM|Mg  
    相位型衍射 h F+aL  
    光束整形器 JE}VRMNr  
    直径：2mmx2mm I8!>7`L  
    形状：圆形 ,G0"T~  
    相位级次：16     U Y*`R  
    1av#u:jy~>  
    J.JD8o9sa  
    3.建模任务：入射光场 N & b3cV  
    SAq .W"ri  
    ((`\i=-o5  
    高斯准直激光光束的光束参数 *=oO3c0|b,  
    *0" ojfVn  
    • 波长：632.8nm WD\Yx~o  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm $B?8\>_?  
    ]*=!lfrV  
    a0)w/A&  
     P Ptmh. }e  
    4.建模任务：期望输出光场 U+'zz#0qN  
    }< '6FxR  
    3ux7^au  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: k~AtnI  
    v76P?[  
    • FWHM-直径：0.5mm MH)V=xU|)  
    • 边缘宽度：50um />E ILPPb  
    • 效率：>95% Ba?1q%eG  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *bo| F%NAz  
    • 杂散光：<5% m19\H  
    (<_kq;XtN0  
     !2Ompcr1  
    tXA?[ S  
    5.设计方案 Q4 &P\V  
    MJX4;nbl  
    A-1K TD  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 "7EK{6&jQ  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Q&PWW#D  
    )SP"V~^Wn  
    :%9R&p:'ar  
     @D-I@Cyl  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 +x{o  
     ]v}W9{sY  
    Vaf,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 EGI$=Y  
    • 用户必须输入所需的信息 P9m  
    - 入射场 D(Rr<-(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <w}^Z}fpk&  
    - 系统参数 s@&3;{F6D  
    - 制造条件 {,uSDI Oj$  
    Y$XzZ>VW  
     wz3X;1l`c  
    Uu8ayN j  
    7.设计过程 v/xlb&Xx  
    HD#>K 7  
    j~Fd8]@  
    p#w8$Qjp  
    c;/vzIJj  
    W=EcbH9/.)  
    Tv'1IE  
    设计和优化过程由两步完成： } l+_KA  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;;i419  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 c nv%J}wq  
     ,&3+w ~Ua  
    8.系统模拟 p:b{>lM  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |qguLab(  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 cQLPgE0  
    • 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。 +C;;4s)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 q p}2  
    ~M* UMF^  
     }R}M>^(R4  
    ^W=hs9a+F  
    9. 初始几何光学设计的结果 6 Q7MAP M  
    kuBtPZ  
    |1 qrU(  
    ~sn3_6{  
    m4W (h6  
    感兴趣的优化函数 Mu:zWLM*M  
    • 效率满足（>95%） a!6r&<s=E  
    • 信噪比不满足（<30db） 6'mZM=d  
    • 杂散光不满足（>5% FZU1WBNL%t  
     :(OV{ u  
    uL7}JQ,  
    Ux?G:LLz  
    % +  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dHOH]x  
           h*KDZ+{)  
    )CoFRqz<h  
    ubZuvWZ  
     ]3|h6KWq  
    `0W"[BY  
    感兴趣的优化函数 )IK%Dg(v  
    • 效率满足（>95%）  w<!&%  
    • 信噪比满足（<30db） D->E&#  
    • 杂散光满足（<5%） jQz^)8)B  
    M@q)\UQ'  
    11.总结 1$# r)S[*  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 \Qv:7;?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7o+VhW<|5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 B^/Cx  
    • 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。 $B>L_~cS  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 tculG|/  
     
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