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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 x4kQGe(  
     Dj=$Q44  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 <e 9d5-2  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 mm#UaEp  
    XLiwE$:t%  
    2．模拟任务 4s|qxCks  
    (bI/s'?K  
    )Az0.}  
    DOE： 8v/,< eARJ  
    相位型衍射 :&&s*_  
    光束整形器 Q$p3cepsK  
    直径：2mmx2mm bydI+pVMo  
    形状：圆形 GJU(1%-  
    相位级次：16     au=@]n#<(  
    Zp{K_ec{  
    ,tZL"  
    3.建模任务：入射光场 8H};pu2  
    I+Yq",{%  
    _Ad63.Uq))  
    高斯准直激光光束的光束参数 VPO~veQ  
    ^ux'-/  
    • 波长：632.8nm &QQ6F>'T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm zI ^:{]p  
    G 9 &,`  
    4yTgH0(T  
     dhP")@3K;p  
    4.建模任务：期望输出光场 g*_n|7pB  
    N8x&<H  
    ,V5fvHPH)8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: t}}Ti$$>  
    ~S~+'V,d  
    • FWHM-直径：0.5mm T%"wz3~  
    • 边缘宽度：50um }3WP:Et  
    • 效率：>95% Dh}d-m_5  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /ioBc}]  
    • 杂散光：<5% W4P\HM>2  
    +,7vbs3  
     Fku<|1}&y  
    /i_FA]Go  
    5.设计方案 fO#nSB/ 8  
    ?c"i V  
    >Z gV8X:  
    • 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）。 7&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）。 !YO'u'4<aK  
    "85)2*+  
    l*CCnqE  
     Y HS/|-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ' qT\I8%  
     ][//G|9  
    iM1E**WCtv  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :YX5%6  
    • 用户必须输入所需的信息 Zf??/+[  
    - 入射场 Xyz/CZPi  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） c*R\fQd  
    - 系统参数 \v{HjqVkC  
    - 制造条件 I;?PDhDb  
    =l] lwA -  
     kQ2WdpZ/  
    {5ehm  
    7.设计过程 5V/]7>b1  
    e:N;Jx#  
    m9 c`"!  
    P,G :9x"e  
    Y>8JHoV  
    ]w4?OK(j  
    aehB,l0  
    设计和优化过程由两步完成： "8a ?K Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 '4M;;sKW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 y>T>  
     #Lk~{  
    8.系统模拟 {C8IYBm  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {od@S l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]j*uD317  
    • 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。 -M T1qqi  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 rAqS;@]0  
    9`^(M^|c  
     k3Puq1H  
    )3 f\H  
    9. 初始几何光学设计的结果 qq?o^_^4  
    NP4u/C<  
    c|k(_#\B  
    Qk|+Gj  
    8`1]#Vw  
    感兴趣的优化函数 &U([Wd?E2  
    • 效率满足（>95%） =E(ed,gH8  
    • 信噪比不满足（<30db） /m^G 99N  
    • 杂散光不满足（>5% >b:5&s\9  
     c7[Ba\Cr4h  
    3'0Jn6(  
    Fs=)*6}&  
    \W=Z`w3  
    10. 后续IFTA优化后的结果 x]R0zol  
           %z.d;[Hs  
    ;"RyHow  
    ]HXHz(?;F  
     +o0yx U 7t  
    p"H /N_b4  
    感兴趣的优化函数 hOFvM&$  
    • 效率满足（>95%） 4? rEO(SZ  
    • 信噪比满足（<30db） B*tQ0`  
    • 杂散光满足（<5%） q]Xu #:X  
    c7WOcy@M  
    11.总结 +^AAik<yl  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 i],~tT|P  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 O@dK^o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4+p1`  
    • 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。 -H|!KnR  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OJM2t`}_t  
     
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