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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 P#Z$+&)b)s  
     ~^2Y*|{)  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 w4<RV:Vmt  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 MS%xOB*6  
    S^]i  
    2．模拟任务 B<T wTv  
    N J9H=  
    osB[KRT>("  
    DOE： M\BLuD  
    相位型衍射 Nc()$Nl8  
    光束整形器 ,9^wKS!7$  
    直径：2mmx2mm I $!Y  
    形状：圆形 9s5gi+l_O  
    相位级次：16      ]O3[Te  
    j)?I]j/  
    B9`nV.a  
    3.建模任务：入射光场  =P\H}?PF  
    eNY$N_P   
    V lN&Lz  
    高斯准直激光光束的光束参数 IKb 7#Ut  
    -z)I;R  
    • 波长：632.8nm /m%i"kki  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm D0/ \  
    |d?0ZA:z  
    8 C@iD%  
     C S"2Sd 1`  
    4.建模任务：期望输出光场 HA&][%^  
    ;]34l."85  
    M]oO1GM  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #uVH~P5TM  
    tRZCOEo4  
    • FWHM-直径：0.5mm 3N|,c]|  
    • 边缘宽度：50um W2J"W=:z  
    • 效率：>95% ':lADUt  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %,Xs[[?i  
    • 杂散光：<5% QXqBb$AXi,  
    _[zO?Div[  
     ?u{y[pI6  
    Ho9 a#9  
    5.设计方案 Rb\M63q  
    f8'D{OP"G  
    6;i]v|M-  
    • 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）。 ;  6Js   
    • 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）。 eL[BH8l  
    ^\Gaf5{  
    \2~Cn c*O  
     WDNuR #J?  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5rK7nLb  
     Eqj&SA  
    xH#R_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z)I.^  
    • 用户必须输入所需的信息 ig3HPlC  
    - 入射场 fT9$0:eO  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） yyb8l l?@a  
    - 系统参数 _"%mLH=!8  
    - 制造条件 gf7%vyMo$  
    ?a+>%uWt  
     #?-2f{  
    >xb}AY;  
    7.设计过程 *}DCxv  
    //S/pCqED  
    fw Ooi 'jb  
    ('QfB<4H1  
    W;en7v;#I}  
    `Nmw  
    6OuB}*  
    设计和优化过程由两步完成： 'F.Da#st!}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 o<Hk/e~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RGvfy/T  
     MgkeD  
    8.系统模拟 ?_*X\En*3  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 w'E&w)Z]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 C)66 ^l!x  
    • 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。 ZT;$aNy  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +Z99x#  
    #InuN8sI  
     g.$a]pZz  
    6wK>SW)#&j  
    9. 初始几何光学设计的结果 w ;+x g  
    Tl>D=Vnhh  
    YQGVQ[P  
    =?hGa;/rb  
    If[4]-dq  
    感兴趣的优化函数 1P i_V  
    • 效率满足（>95%） 91'i7&~xdG  
    • 信噪比不满足（<30db） X}x"+ #\<@  
    • 杂散光不满足（>5% G+&ug`0]5  
     \>,[5|GU  
    &[QvMh  
    6Q\0v  
    x UM,"+h  
    10. 后续IFTA优化后的结果 cCOw7<  
           }o^VEJc`O  
    W6STjtT3P  
    >G `Uc&=  
     5qZebD2a  
    jD]Ci#|W  
    感兴趣的优化函数 R]L$Ld< ij  
    • 效率满足（>95%） YQ/  
    • 信噪比满足（<30db） ]34fG3D|  
    • 杂散光满足（<5%） 8x":7 yV&  
    $=&a 0O#  
    11.总结 qaE>])  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 'YKyY:eZ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 V ,# |\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *nZe|)m  
    • 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。 MPaF  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Fl8*dXG&  
     
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