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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 o*b] p-  
     V\>K]mwD  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 y`VyQWW  
    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。 I5`4Al  
    p)jk>j B  
    2．模拟任务 B}n,b#,*  
    MDnKX?Y  
    )P%ZA)l%_o  
    DOE： ?iw!OoZ`  
    相位型衍射 6g2a[6G5  
    光束整形器 )Lk639r  
    直径：2mmx2mm ERUz3mjA/  
    形状：圆形 c?tBi9'Y]  
    相位级次：16     n&L+wqJ  
    lsJSYJG&  
    |N4.u _hM  
    3.建模任务：入射光场 {Bk[rCl  
    S*==aftl(  
    YpWPz %`:  
    高斯准直激光光束的光束参数 +O"!qAiK  
    Z 8S\@I  
    • 波长：632.8nm ,-$LmECg  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm zvvhFN2s  
     q['Euy  
    ot,jp|N>f~  
     mi=Q{>rb  
    4.建模任务：期望输出光场 !F*5M1Kjd  
    q]\:P.x!>  
    i@C].X  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .!Qki@  
    p09HL%~R  
    • FWHM-直径：0.5mm z#zI1Am(O  
    • 边缘宽度：50um bZ?v-fn\D,  
    • 效率：>95% @GPCwE1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB spGb!Y`mR  
    • 杂散光：<5% }d[ kxo  
    !Xh=k36  
     L(/e&J@><  
    Y4OPEo5o  
    5.设计方案 O%Scjm-^X  
    'OE&/ C [  
     Hu^1[#  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Nu0C;B66  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 }'5MK  
    6|K5!2  
    ySk R>y  
     G|[=/>~B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9?A)n4b;  
     bH-ub2@qO  
    +s"hqm  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [8.c8-lZ^  
    • 用户必须输入所需的信息 6}Vf\j~  
    - 入射场 kj|6iG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rR$h*  
    - 系统参数 \(J8#V  
    - 制造条件 $Ad{Z  
    jG6]A"pr  
     @*F"Q1 wI  
    Ot$-!Y;<  
    7.设计过程 Qwz}B  
    Y_Eb'*PY  
    ;5wn67'  
    f"B3,6m  
    \K_ET> !  
    w:??h4lt  
    #&cI3i  
    设计和优化过程由两步完成： Gn22<C/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,ZKr .`B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h&|[eZt?F  
     ];}Wfl  
    8.系统模拟 &w4?)#  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Hh%I0#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 anuL1f XO  
    • 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。 rJd,Rdt.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ZkgV_<M|  
    =31"fS@  
     sI43@[  
    d]`CxI]  
    9. 初始几何光学设计的结果 [l:x'_y  
    H1 2Fw'2  
    lNNv|YiL  
    Dw|}9;5:A  
    fTzvmC:g7  
    感兴趣的优化函数 "lQ*1.i  
    • 效率满足（>95%） |o,YCzy|5  
    • 信噪比不满足（<30db） z _g~  
    • 杂散光不满足（>5% D,m]CK '  
     d; [C6d  
    zh4# A <e  
    D>|H 2  
    |HU@ >  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J`^ag'  
           =Xm@YVf&ZD  
    liEPCWl&  
    U6=..K!q  
     `id 9j  
    01[NX? qEa  
    感兴趣的优化函数 $r@ =*(  
    • 效率满足（>95%） z,|r*\dw  
    • 信噪比满足（<30db） YgKZ#?*  
    • 杂散光满足（<5%） YpQ7)_s ?  
    , l%C X.9  
    11.总结 <Q$@r?Mu]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wU8Mt#D!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]I-Z]m "  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  0,r}o  
    • 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。 V=)_yIS  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 DvME 1]7)  
     
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