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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 )~s(7 4`}  
     c1Xt$[_  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0OP6VZ\  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 5_#wOz0u$  
    LsoP >vJG  
    2．模拟任务 EX=Q(}9F<  
    )FYz*:f>&  
    !Hxx6/  
    DOE： yS %J$o&  
    相位型衍射 U8;k6WT|  
    光束整形器 Sm{idky)[  
    直径：2mmx2mm `#E1FB2M  
    形状：圆形 PohG y  
    相位级次：16     9H`Q |7g(5  
    /V^Gn;  
    8N'[ )Jw  
    3.建模任务：入射光场 0PjWfM8%  
    =;4cDmZh  
    MZv In ZS  
    高斯准直激光光束的光束参数 ?l &S:` L  
    +' QX`  
    • 波长：632.8nm `,3;#.[D  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm $<OX\f%  
    bODCC5yL  
    jA?A)YNQb  
     1.6yi];6  
    4.建模任务：期望输出光场 IXDj;~GF  
    nRzD[ 3I  
    D37N*9}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: @2nar<  
    >,yE;zuw  
    • FWHM-直径：0.5mm %4*-BCP  
    • 边缘宽度：50um |7LhE+E  
    • 效率：>95% |#^wYZO1U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `A_CLVE  
    • 杂散光：<5% Kc$j<MRtv  
    ^~'tQ}]!"  
     )"`(+Ku&c  
    MqDz cB]  
    5.设计方案 &Op_!]8`U  
    U-&dn%Sq  
    6vAq&Y{JB'  
    • 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）。 0K<y }  
    • 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）。 mnh>gl!l  
    c6.S jV  
    A)/8j2  
     XHKiz2Pc1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 *-'u(o  
     NCR 4n_  
    '#LbIv4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ZfsM($|a  
    • 用户必须输入所需的信息 z~fZg6  
    - 入射场 #bc$[%_  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） T#KF@8'-  
    - 系统参数 6Lj=%&  
    - 制造条件 O< [h  
    xMsSZ{j%5  
     BPs|qb-  
    [CxnGeKK  
    7.设计过程 z=%&?V  
    R!{^qHb  
    6Y9FU  
    Lu?MRF f  
    Kcf1$`F24  
    Qf|x]x*5  
    rH Y SS0*3  
    设计和优化过程由两步完成： r{2V`h1/|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Jy<hTd*q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 w1U2cbCr/  
      ja!K2^  
    8.系统模拟 E/+H~YzO  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8G3CQ]G  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 B\^myg4  
    • 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。 T<XGG_NOl  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $[(amj-;l  
    ?|,dHqh{nM  
     4gD;XNrV  
    WX~: Y,l+u  
    9. 初始几何光学设计的结果 Yx#?lA2gx  
    <9f;\+zA  
    vX?MB  
    n0)0"S|y1  
    _EHz>DJ9  
    感兴趣的优化函数 k|uW~ I)  
    • 效率满足（>95%） r{LrQ  
    • 信噪比不满足（<30db） +9gI^Gt  
    • 杂散光不满足（>5% k65V5lb  
     Z01BzIsR  
    '0b!lVe  
    t.\<Q#bN#  
    mH`K~8pRg  
    10. 后续IFTA优化后的结果 [p Y1\$,  
           lKVV*RR}  
    I}^Q u0ub  
    -ElK=q  
     E^s<5BC;  
    K%jh 6c8  
    感兴趣的优化函数 YzA6*2  
    • 效率满足（>95%） S"=y >.#  
    • 信噪比满足（<30db） J^w!?nk  
    • 杂散光满足（<5%）  eeMeV>  
    6Dl]d %.  
    11.总结 }R&5Ye  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %>io$o  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !&(^R<-id  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2K:Rrn/cR  
    • 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。 1`& Yg(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 [LF<aR5  
     
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