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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 q_<*esZ,  
     z(g%ue\  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 c*x J=Gz6d  
    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。 6R1wn&8  
    Mx O W)$f  
    2．模拟任务 I~\O  
    gYTyH.  
    @-'/__cgt  
    DOE： /S:w&5e  
    相位型衍射 R'Kt=.s<  
    光束整形器 J)9 AnGWe  
    直径：2mmx2mm 1YOg1 n+k  
    形状：圆形 ?,ZELpg n  
    相位级次：16     RLdl z  
    ==%`e/~Y  
    AMbKN2h1f  
    3.建模任务：入射光场 Op`I;Q #%d  
    3R5K}ZBi%  
    S~+O` y^  
    高斯准直激光光束的光束参数 f{)+-8  
    D:=t*2-Iv  
    • 波长：632.8nm @v>l[6]>^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ppAmN0=G  
    r5t;'eCe a  
    ^I]LoG:  
     ^oS$>6|  
    4.建模任务：期望输出光场 ?qju DD  
    `wNm%*g  
    WMW1B }Z3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: fuq( 2&^  
    FoE|Js  
    • FWHM-直径：0.5mm QB!jLlg(  
    • 边缘宽度：50um yC0C`oC  
    • 效率：>95% <^d!Vzr]  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $aB /+,  
    • 杂散光：<5% +"jl(5Q  
    _b>F#nD,'%  
     ZB-QABn  
    ?#d6i$  
    5.设计方案 9lKn% |=T  
    4w 'lu"U  
    ,Kuk_@(}5~  
    • 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）。 Eu|sWdmf l  
    • 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）。 b`$yqi<[  
    2b5#PcKa  
    +}P%HH]E/p  
     J0=7'@(p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q(,cYu  
     BWWq4mdb{  
    YQ; cJ$  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ^V[/(Lq  
    • 用户必须输入所需的信息 .Y;b)]@f  
    - 入射场 1@xP(XS  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2d-{Q 8Pi  
    - 系统参数 m+?N7  
    - 制造条件 R,%_deV\(  
    C\7u<2c  
     yf!,4SUkU  
    98GlhogWt  
    7.设计过程 u#1%P5r&X  
    wzd`l?o,  
    Ejv%,q/T(  
    ]fZ<`w8u}  
    @dl8(ILk'  
    >-M ]:=L  
    f-4.WW2FN  
    设计和优化过程由两步完成： P|N2R5(>T  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b(l0js  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 D|l,08n"?  
     Ea-bC:>  
    8.系统模拟 l;OYUq~F  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ) V36t{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `z9J`r= I  
    • 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。 Z0-ytODI I  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 obO}NF*g^  
    b._m8z ~  
     \6o\+OQk  
    kx:jI^  
    9. 初始几何光学设计的结果 ;$7v%Ls=  
    `N}d}O8   
    :=*}htP4C  
    pLnB)z?  
    | f\D>Y%)  
    感兴趣的优化函数 Z.'syGuV  
    • 效率满足（>95%） :'}@Al9=>  
    • 信噪比不满足（<30db） a[sKE?  
    • 杂散光不满足（>5% $ KB  
     aE)by-'  
    yS!(Ap  
    3-C\2  
    {:bN/zV#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )#C mQXgG  
           E)W@{?.o#  
    ]]2k}A[-I  
    O-#TZ   
      Q=#I9-  
     @pFj9[N  
    感兴趣的优化函数 ~}'F887f  
    • 效率满足（>95%） ;JT(3yK4>p  
    • 信噪比满足（<30db） &^!h}D%T/  
    • 杂散光满足（<5%） +&5' uAe  
    booRrTS  
    11.总结 bcH_V| 5}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^:KO_{3E  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 |quij0_'e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 NmpnJu|8  
    • 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。 0 )}$^TV  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  )h_8vO2  
     
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