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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 =:+k  
     FkdG@7Xf  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 x*H4o{o0  
    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。 'L*nC T;  
    nt,tM/  
    2．模拟任务 TzXivE@mm  
    KzQ\A!qG  
     [69[Ct  
    DOE： sOSol7n  
    相位型衍射 gI&& LwT4  
    光束整形器 >IW0YIQy,  
    直径：2mmx2mm Gs*FbrY  
    形状：圆形 +$MNG   
    相位级次：16     ZQT14.$L  
    xw*T? !r=V  
    x%ZgLvdp,  
    3.建模任务：入射光场 U!:Q|':=h  
    8&6h()  
    \*}JdEHB  
    高斯准直激光光束的光束参数 v;S7i>\  
    kL.JrbM"  
    • 波长：632.8nm SRl:+!@.  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm i|X ;n  
    oYNP,8r^  
    0`=#1u8  
     N[ %^0T$  
    4.建模任务：期望输出光场 fF208A7U I  
    +OFq=M  
    esH>NH_  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .6%-Il  
    O:fv1  
    • FWHM-直径：0.5mm =`5Xx(  
    • 边缘宽度：50um :CO>g=`  
    • 效率：>95% &pS <4  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /I{<]m$  
    • 杂散光：<5% R07Kure  
    4,m aA  
     8\m_.e  
    \*x]xc/^  
    5.设计方案 B./Lp_QK  
    Vx@JP93|  
    ^)&d7cSc  
    • 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）。 _tZT  
    • 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）。 kP9DCDO`[5  
    :ND5po#(  
    l~,5)*T  
     oD]tHuDa  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 nwh7DU i  
     w-?_U7'  
    DfP4 `  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h#9X0u7j  
    • 用户必须输入所需的信息 G(F }o]  
    - 入射场 q]3bGO;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3z9}cOFq]z  
    - 系统参数 {-IH?!&v  
    - 制造条件 Xc;W9e(U  
    x@3Ix, b'  
     )Xxu-/-  
    fOEw]B#@  
    7.设计过程 @K; 4'b~  
    4S>A}rWz  
    b: UTq 7^  
    o 5dPE{f  
    O,"4HZG  
    nZe2bai  
    E7-il;`cKn  
    设计和优化过程由两步完成： 6p%;:mDB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [V_Z9-f*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m.ev~Vv~  
     I!?-lI@(  
    8.系统模拟 s(W]>Ib  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &U%AVD[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  L5/J  
    • 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。 coq7La[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _oK*1#Rm8  
    .6Tan2[%  
     P!@b:.$  
    Coz\fL  
    9. 初始几何光学设计的结果 :/ ,h)h)|  
    lB9 9J"A  
    K[JbQ30  
    $d 2mcwh\  
    - Te+{  
    感兴趣的优化函数 WPT0=Hqp7  
    • 效率满足（>95%） {2Jo|z  
    • 信噪比不满足（<30db） mOG;[CB  
    • 杂散光不满足（>5% `R@1Sc<*|  
     z+IBy+  
    U^iNOMs?  
    3oX\q/$  
    g,Z8I;A^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ha+)ZF  
           *@`Sx'5!  
    k I  
    KITC,@xE_O  
     J{ fTx@?(  
    BEWDTOY[  
    感兴趣的优化函数 8i:E$7etH  
    • 效率满足（>95%） [?z`XY_-  
    • 信噪比满足（<30db） UXpF$=  
    • 杂散光满足（<5%） wq$+m (  
    XS+2OutVo  
    11.总结 z2'3P{#s  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 zf+jQ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jpijnz{M  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ZBYFQTEE  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 <y4hK3wP  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <r 2$k"*:  
     
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