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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 %$!3Pbu i  
     FwCb$yE#M  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 rpR${%jc  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 yYG<tUG;  
    &gXh:.  
    2．模拟任务 c`a(  
    R@vcS=m7  
    %Sr+D{B  
    DOE： V`V\/s gj  
    相位型衍射 {Cx5m   
    光束整形器 tdy2ZPVtTV  
    直径：2mmx2mm M+/xw8}a  
    形状：圆形 ?e7]U*jEU  
    相位级次：16     ^t;z;.g  
    r~4uIUE{  
    MY&Jdmga  
    3.建模任务：入射光场 yK~=6^M  
    [M?2axOC  
    p9(y b  
    高斯准直激光光束的光束参数 4fEDg{T  
    m>>.N?  
    • 波长：632.8nm Ha'[uEDb  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :{lwz#9V  
    #&Sr;hAJ  
    K1B9t{T  
     o2 14V\  
    4.建模任务：期望输出光场 |c_qq Bd  
    V~J5x >O  
    &d#R'Z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :+rGBkw1m  
    #(8|9  
    • FWHM-直径：0.5mm bDI%}k9#  
    • 边缘宽度：50um 7N.b-}$(  
    • 效率：>95% d=!:UB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?1e{\XW  
    • 杂散光：<5% bz>X~   
    }aCa2%  
     7R+(3NU1A  
    -%K!Ra\W  
    5.设计方案 gv#\}/->4  
    sV^:u^  
    /zn=AAYb  
    • 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）。 d:H'[l.F%  
    • 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）。 *7BfK(9T  
    [}RoZB&I  
    jN=<d q ~  
     2z.ot'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2Xb, i  
     ]S|FK>U[  
    ZykMri3bi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :|7#D,2  
    • 用户必须输入所需的信息 5=dL`  
    - 入射场 @ [$_cGR7  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） d|`Ll  
    - 系统参数 8a)AuAi?!  
    - 制造条件 enoj4g7em^  
    7ubz7*  
     YFKE>+  
    Fe+ @;  
    7.设计过程 WWT1= #"  
    3>,}N9P-v  
    oFY!NMq}:  
    tF2"IP.  
    boh?Xt-$  
    c/{FDN  
    9g92eKS  
    设计和优化过程由两步完成： W&z jb>0b0  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 xQy,1f3s+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GkIE;7#2kX  
     yNTd_XPL  
    8.系统模拟 %+7]/_JO&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /--p#Gh'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9KSi-2?H  
    • 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。 xad`-vw  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 c:[k+_Zr  
    | HazM9=  
     @Mk`Tl  
    ]B8 A  
    9. 初始几何光学设计的结果 pYO =pL^Q  
    MvVpp;bd  
    R>' %}|v/  
    h}b:-a  
    VYyija:  
    感兴趣的优化函数 O*yxOb*  
    • 效率满足（>95%） Iv`IJQH>  
    • 信噪比不满足（<30db） w~'xZ?  
    • 杂散光不满足（>5% T U%@_vYR  
     MNT~[Z9L5G  
    6( HF)z  
    .UyE|t4  
    _Hb;)9y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =TB_|`5;j  
           0D-`>_  
    CB@7XUR  
    =8^+M1I  
     !(s n9z#  
    =Q#I@SVp2$  
    感兴趣的优化函数 5>532X(0  
    • 效率满足（>95%） Kg@'mG  
    • 信噪比满足（<30db） qHtQ4_Zn;  
    • 杂散光满足（<5%） #h5:b`fDF  
    RNIXQns-=S  
    11.总结 ?H{[u rLn  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 y@P%t9l  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 "W<Y1$Y=Y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Q=~"xB8  
    • 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。 p6M9uu  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Z9{~t  
     
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