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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 @0/+_2MH-  
     R=QZgpR  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ee^{hQi  
    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。 `Tv[DIVW  
    njputEGX  
    2．模拟任务 T(U_  
    ?`PvL!'  
    ui/a|Q  
    DOE： %-1O.Q|f  
    相位型衍射 NU5.o$  
    光束整形器 67Th;h*sh  
    直径：2mmx2mm $xPaYf  
    形状：圆形 oYH^_V  
    相位级次：16     }khV'6"'|  
    5Ou`z5S\k  
    %5"9</a&G  
    3.建模任务：入射光场 DK: o]~n  
    Na]:_K5Dp  
    )QU  
    高斯准直激光光束的光束参数 kY-N>E:  
    W *),y:  
    • 波长：632.8nm ~E2KZm  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j}.\]$J  
    3 :<WY&9  
    ',JinE95  
     rrik,qyv6  
    4.建模任务：期望输出光场 f Sa"%8%  
    hG12ZZD  
    4R1<nZ"e~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;;6uw\6 O  
    -z)n?(pftm  
    • FWHM-直径：0.5mm $QN"w L||  
    • 边缘宽度：50um .$+#1-  
    • 效率：>95% "&G/T ?4  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Bg x'9p/  
    • 杂散光：<5% TJ6*t!'*X  
    r\'A i6  
     M_/7D|xl/T  
    Y)*#)f  
    5.设计方案 \/zq7j  
    su{poQ}K  
    aBNc(?ri  
    • 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）。 @tNzQ8  
    • 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）。 "n(hfz0y%  
    S2sQOM@  
    _=F=`xu  
     W$hx,VEy`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 -#u=\8  
     Z>:NPZODf  
    Hq:X{)"  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I9_RlAd  
    • 用户必须输入所需的信息 zPn+ V7F  
    - 入射场 RO+GK`J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~ =M7 3U#  
    - 系统参数 iT3BF"ZqBO  
    - 制造条件 @E7DyU|  
    B~MU^ |v  
     1"MhGNynB>  
    [1g8*j~L  
    7.设计过程 [=6]+V83M  
    Y!-M_v/  
    ;=)k<6  
    Dp,L/1GQ8  
    #+ 0M2Sa  
    yVU^M?`#  
    _|kxY '_[8  
    设计和优化过程由两步完成： jS]ru-5.  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3]}D`Qs6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]7W&JKmA&  
     !;q&NHco  
    8.系统模拟 {f3YsM;]C  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4VJ-,Z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 HVR /7&g  
    • 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。 Aza /6OL  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 x9UX!Z5*>  
    i1ixi\P{0  
     SYAyk  
    Hq'`8f8N  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?pW`cFLDHF  
    q/4J.j L  
    \ub7`01  
    Y2N>HK0  
    !![DJ  
    感兴趣的优化函数 XRM_x:+]  
    • 效率满足（>95%） ;w{tv($$  
    • 信噪比不满足（<30db） 0gW"i&7c  
    • 杂散光不满足（>5% j/323Za+  
     ^S4d:-.3  
    (9''MlGd%  
    @K  &GJ  
    PS)4 I&;U  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &47i"%  
           9vuyv*-}e  
    [A+ >^ {  
    n`? py  
     hci6P>h<ia  
    ?A K(|  
    感兴趣的优化函数 ~Z\8UsVN  
    • 效率满足（>95%） q(  
    • 信噪比满足（<30db） |HiE@  
    • 杂散光满足（<5%） Y071Y:  
    y`<*U;xL  
    11.总结 I&D5;8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 py$Q  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -^&<Z 0m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ],@rS9K  
    • 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。 y;35WtDVb  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 x,=&JtKVc  
     
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