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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 b `}hw"f  
     W'Y(@  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pX$ X8z%  
    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。 vIZFI  
    0HQTe>!  
    2．模拟任务 7h:EU7  
    u@`y/,PX  
    -q nOq[  
    DOE： tWQ$`<h  
    相位型衍射 E}#&2n8Y  
    光束整形器 ZsYY)<n  
    直径：2mmx2mm =.) :tGDp  
    形状：圆形 %WX^']p  
    相位级次：16     o,?h}@  
    ?+%bEZ`  
    5Q8s{WQ  
    3.建模任务：入射光场 n;:C{5  
    =+[` 9  
    ~at:\h4:  
    高斯准直激光光束的光束参数 0bSnD|#I  
    v_pFI8Cz)  
    • 波长：632.8nm NQcg}y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm FJ{&R Ld  
    jz>b>;  
    +=nWB=iCb  
     m}>Q#IVZ  
    4.建模任务：期望输出光场 D^U?!S&4~  
    m6A\R KJ'  
    k\g:uIsv$  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KYl!Iw67d  
    ~8-xj6^  
    • FWHM-直径：0.5mm glBS|b$\:  
    • 边缘宽度：50um GNHWbC6_m  
    • 效率：>95% ,s:viXk  
    • 信噪比（SNR）：>30dB dVn_+1\L  
    • 杂散光：<5% UA*Kuad  
    SDk^fTV8x  
     "{2niBx  
    Blj<|\ igc  
    5.设计方案 l?Ibq}[~  
    9;L8%T (  
     7mtg  
    • 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）。 ][YC.J  
    • 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）。 k[@/N+;")`  
    eF' l_*  
    JBLh4c3  
     1 (e64w@  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (CJx Y(1K  
     C\^,+)Y\~  
    IlB*JJnl  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 X!@ Y ,  
    • 用户必须输入所需的信息 7" )~JBH  
    - 入射场 IA`Lp3Z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 'q@vTM'-  
    - 系统参数 ToD_9i }6  
    - 制造条件 0F 2p4!@W  
    zw iS%-F  
     #u +~ ^M  
    QFgKEUNgl  
    7.设计过程 "98 j-L=F+  
    . lNf.x#u  
    P'*Fd3B#A=  
    H?V b   
    o%0To{MAF-  
    $\M];S=CY  
    aP"!}*  
    设计和优化过程由两步完成： Jje!*?&8X  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 %36@1l-N  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 8xkLfN|N=  
     ,lFp4 C  
    8.系统模拟 s#(%u t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5 Yww,s  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 FPM l;0{  
    • 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。 wzBw5n f\  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 V7cr%tY5  
    sa"}9IE*8  
     {i}E)Np  
    rj4R/{h  
    9. 初始几何光学设计的结果 )lq+Gv[%F  
    (A "yE4rYK  
    \)ZCB7|  
    77ztDQDtM  
    nlaW$b{=  
    感兴趣的优化函数 Q X-n l~  
    • 效率满足（>95%） p./0N.  
    • 信噪比不满足（<30db） aM(x--UR=  
    • 杂散光不满足（>5% Kx?8 HA[5  
     z\woTL6D]  
    !(Y,2{  
    ;k ,@^f8  
    v *`M3jb  
    10. 后续IFTA优化后的结果 JV_VM{w{K  
           P+QL||>L  
    2<n@%'OQp  
    jx2{kK  
     cv7:5P  
    I0!]J{  
    感兴趣的优化函数 gYe6(l7m  
    • 效率满足（>95%） sRqecG(n  
    • 信噪比满足（<30db） vTTXeS-b  
    • 杂散光满足（<5%） ia_l P  
    B-PX/Q  
    11.总结 5}c8v2R:B  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0N$FIw2  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 cLw|[!5:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 &~2I Fp  
    • 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。 PC|ul{[*}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1aCpeD4|)  
     
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