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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 4Q/{lqG  
     m.p $f$A_  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 #}Yrxf  
    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。 DuNindo 8  
    e!PB3I  
    2．模拟任务 %&_^I*  
    w >2sr^!y  
    .X qeO@z  
    DOE： +%v1X&_\  
    相位型衍射 @R}3f6@67  
    光束整形器 5F+G8  
    直径：2mmx2mm d)S`.Q  
    形状：圆形 &8w# 4*W  
    相位级次：16     Y0.'u{J*  
    QyxUK}6mr  
    ]Zt]wnL+  
    3.建模任务：入射光场 WQ 2{`'z  
    N2k<W?wQ  
    s;YbZ*oaMe  
    高斯准直激光光束的光束参数 UOsK(mB  
    DI8<0.L  
    • 波长：632.8nm q8&l%-d`  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm d|oO2yzWv  
    `vMhrn  
    5VP0Xa ~  
     8q%y(e  
    4.建模任务：期望输出光场 70GBf"  
    ax>j3HKi  
    g9q}D-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: PcEE`.  
    t[J=8rhER  
    • FWHM-直径：0.5mm En1LGi4#  
    • 边缘宽度：50um W^H3=hZ  
    • 效率：>95%  *<W8j[?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /zt M'  
    • 杂散光：<5% PWyf3  
    ! ig& 8:  
     (T0MWp0  
    MW6z&+Z  
    5.设计方案 71\53Qr#U  
    uf9 0  
    ?!&%-R6*  
    • 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）。 t+}w Tis  
    • 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）。 ZaU8eg7  
    *s*Y uY%y  
    ,bXZ<RY$  
     F^'$%XKV  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i ? ~-%  
     VK]U*V1  
    \OA{&G.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l>}f{az-T  
    • 用户必须输入所需的信息 n V7Vc;  
    - 入射场 _ Lb"yug  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #'q7 x  
    - 系统参数 VJqk0w+  
    - 制造条件 hp)^s7H  
    _%- +"3Ll  
     N"G aQ  
    /3,Lp-kp  
    7.设计过程 3}<U'%sd  
    #M16qOEw  
    /W$i8g  
    *$g!/,  
    8Rwk o6x  
    L)bMO8JH~m  
    lP3|h*  
    设计和优化过程由两步完成： ~_vSMX  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 \jtA8o%n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 zo( #tQ-'m  
     OALNZKP  
    8.系统模拟 b/'c h  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^ *"fC  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 W~'xJ  
    • 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~B ]@xxK)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X`KSj N&(  
    tO 8\} u4c  
     Gv &G2^  
    M_};J;  
    9. 初始几何光学设计的结果 z~pp7  
    FKTF?4+\U  
    ZOqS"3j! j  
    yx5e  
    ::oFL#+  
    感兴趣的优化函数 Y=P*   
    • 效率满足（>95%） Ev5~= ]  
    • 信噪比不满足（<30db） &/? Ct!_  
    • 杂散光不满足（>5% ,r~+ 9i0N  
     F'Y ad  
    c4Zpt%:}h  
    $V(]z`b&  
    Cy]=Y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Cf=H~&`Z  
           ,Y/B49  
    ~\_VWXXvIW  
    .J)TIc__|A  
     TVD~Ix  
    E$)|Kv^  
    感兴趣的优化函数 b&U1^{(  
    • 效率满足（>95%） }tW-l*\U  
    • 信噪比满足（<30db） L/"};VI  
    • 杂散光满足（<5%） D*%am|QL  
    G%erh}0~  
    11.总结 H2s:M  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Sf*)Z3f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f8]sjeY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,-#MEr  
    • 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。 KS$t  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'QCIKCn<  
     
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