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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 [6/ %ynlP  
     .5I1wRN49  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 g8qN+Gg  
    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。 9]7^/g*!  
    \7/xb{z|  
    2．模拟任务 $hEX,  
    :^ cA\2=  
    |UlScUI,  
    DOE： 5TnECk  
    相位型衍射 `q5*VqIhs  
    光束整形器 Z>X -ueV  
    直径：2mmx2mm 54'z"S:W  
    形状：圆形 W5yqnjK $4  
    相位级次：16     `[:f;2(@  
    TnKe"TA|9  
    6~2!ZU  
    3.建模任务：入射光场 1= <Qnmw  
    k*n5+[U^tP  
    Z+vLEEX*uQ  
    高斯准直激光光束的光束参数 bF}~9WEa  
    XS1>ti|<  
    • 波长：632.8nm 7,(:vjIXd  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (>Tu~Vo  
    F5*Xx g}N  
    7%?A0%>6G  
     7Y$p3]0e+  
    4.建模任务：期望输出光场 Y]Xal   
    $:<KG&Br  
    gx9H=c>/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: r?Z8_5Y  
    #nu?b?X'  
    • FWHM-直径：0.5mm r<~1:/F|  
    • 边缘宽度：50um ,ur_n7+LH  
    • 效率：>95% mk0rAN  
    • 信噪比（SNR）：>30dB G_X'd  
    • 杂散光：<5% >Ks|yNJ  
    X#p E!mT  
     M~wJe@bc  
    yuhSP{pv'  
    5.设计方案 jLZ~9FXF2  
    J.*dA j  
    m+V'*[O{  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 0P!6 .-XU  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 0h#' 3z<  
    { \Q'eL8  
    :.Np7[~{  
     ,!Q2^R   
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 A!hkofQ  
     oU{m\r  
    /tV)8pEj  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 yyBy|7QgO  
    • 用户必须输入所需的信息 :}j{NM#  
    - 入射场 pYVQ-r%QF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） O[q {y  
    - 系统参数 & XcY|y=W  
    - 制造条件 3VKArv-  
    !R4`ihi1  
     +Pn+&o;D  
    jYuH zf  
    7.设计过程 9r8*'.K`Z  
    ,qt9S0 QS  
    VBsS1!g  
    }}K4 4<]u  
    M"5,8Q`PkI  
    Ga$+x++'*  
    /1g_Uv;  
    设计和优化过程由两步完成： *y F 9_\n  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 rFdovfb   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 bf::bV?T  
     rT5dv3^MW!  
    8.系统模拟 mZ*!$P:vy"  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |WlWZ8]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nIKh<ws4z  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 [,$] %|6wt  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 pT.iQ J|  
    .J'}qkz~  
      [v#t  
    |%we@ E  
    9. 初始几何光学设计的结果 (B]rINY|  
    quVTqhg"  
    WHMt$W}%  
    KR%DpQ&{'  
    0Ocy$  
    感兴趣的优化函数 hH|3s-o  
    • 效率满足（>95%） GR Rv0M  
    • 信噪比不满足（<30db） -dZ7;n5&_  
    • 杂散光不满足（>5% "\)j=MI8u+  
     s9@/(_  
    6Jrh'6 o@  
    BUuNI_?M#5  
    CsJw;]dYI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k*[["u^u]  
           hK&jo(V  
    nB WVG  
    , 0MDkXb  
     -: dUD1  
    ;1A4p`)  
    感兴趣的优化函数 r|:i: ii  
    • 效率满足（>95%） AK} wSXF  
    • 信噪比满足（<30db） y08.R. l  
    • 杂散光满足（<5%） 00[Uk'Q*5  
    5O%Q*\(  
    11.总结 D({% FQ"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 /Z94<}C6b  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]ECzb/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 I>B-[QEC  
    • 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。 GBFYa6\4sT  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 q okgu$2  
     
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