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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 eGF+@)K1"  
     <QcQ.b  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 v%2@M  
    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。 g,61'5\  
    gFQ\zOlY8a  
    2．模拟任务 uihU)]+@t/  
    %/:0x:ns  
    f2f2&|7  
    DOE： Xvr7qowL  
    相位型衍射 Nm.G,6<J  
    光束整形器 a F!Im}  
    直径：2mmx2mm &Fg|52  
    形状：圆形 wdo(K.m  
    相位级次：16     wS"`~Ql_  
    5HqvSfq>?  
    , R;k>'.  
    3.建模任务：入射光场 H,q-*Kk  
    \)'5V!B|s  
    bK69Rb@\A  
    高斯准直激光光束的光束参数 e\7AtlW"  
    m*f"Y"B.1I  
    • 波长：632.8nm T?+%3z}8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm D<wz%*  
    V<&^zIJUR  
    RoLN#  
     h; "pAE  
    4.建模任务：期望输出光场 dMlJ2\ ]u  
    =v:}{~M^$  
    w =2; QJ<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: s$D"  
    gCL?{oVU  
    • FWHM-直径：0.5mm !(8) '<t9  
    • 边缘宽度：50um F(DM$5z[  
    • 效率：>95% %)#yMMhR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Bag_0.H&m  
    • 杂散光：<5% \TS.9 >\  
    3\2^LILLO  
     Y~Z&h?H'}  
    Min {&?a  
    5.设计方案 'Y22HVUX  
    ' TO/i:{\  
    [O@U@bD9  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 q5G`N>"V  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 B".3NQ  
    =v(&qh9Q2  
    's\rQ-TV  
     Ie7S'.Lmq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9 Eqv^0u  
     Y;1s=B9  
    A)80qx:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 pqDlg  
    • 用户必须输入所需的信息 E4N"|u|   
    - 入射场 = J0r,dR  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） otmyI;v 7<  
    - 系统参数 f#&@Vl(i&  
    - 制造条件 hH]oJ}H \  
    Fgw$;W  
     R@ MXwP  
    _ 5/3RN  
    7.设计过程 Zfc{}ius  
    ow4|GLU^;  
    lFV\Go  
    4bq+(CI6  
    {`+:!X   
    H8A=]Gq  
    + %H2;8{F  
    设计和优化过程由两步完成： Eyh(257  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 iUq{c+h  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Z|BOuB^   
     V>"N VRY  
    8.系统模拟 e/Y& d9` I  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *fp4u_:`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :MILOwF  
    • 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。 :1gcLsF  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ge[&og/$  
    ',s{N9  
     D6:"k 2  
    ^)1!TewCY  
    9. 初始几何光学设计的结果 oR}'I  
    v03 ^  
    *lyRy/POB  
    [(iJj3s!  
    lTJM}K  
    感兴趣的优化函数 D' `[y  
    • 效率满足（>95%） IRbZ ;*3dO  
    • 信噪比不满足（<30db） V&R_A~<T  
    • 杂散光不满足（>5% E@8&#<  
     TB#oauJm,  
    g.x]x #BC  
    *W<|5<<u@  
    V&>mD"~MP  
    10. 后续IFTA优化后的结果 XB+Juk&d  
           (@cZmU,  
    K~ VUD(  
    to3D#9Ep  
     B'KZ >jO  
    e2Df@8>  
    感兴趣的优化函数 =Cp}iM  
    • 效率满足（>95%） 3ms{gZbw  
    • 信噪比满足（<30db） g({dD;  
    • 杂散光满足（<5%） 7_]Bu<{f  
    K Z Q `  
    11.总结 "uD^1'IW2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 > 72qi*0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0 hS(9y40  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 YojYb]y+ j  
    • 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。 pu5-=QN  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ng1uJa[k!d  
     
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