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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 :u>RyKu|&R  
     `"5U b,~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 5vx 4F f  
    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。 B)0/kY7c  
    hA7=:LG  
    2．模拟任务 (i~UH04r>s  
    tOIqX0dWd  
    x[0T$  
    DOE： z|#*c5Y9w  
    相位型衍射 \Zj%eW!m  
    光束整形器 E'08'8y  
    直径：2mmx2mm G6G Bqp6|  
    形状：圆形 IWv 9!lW  
    相位级次：16     .9J^\%JD  
    Ac:`xk<  
    L!}!k N:?  
    3.建模任务：入射光场 wWl ?c  
    !0;AFv`\  
    8E%LhA.  
    高斯准直激光光束的光束参数 zMSwU]4I!  
    &jDN6n3z  
    • 波长：632.8nm q/s-".%P  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7`|'Om?'  
     u r$  
    \{h_i FU!  
     "wcaJ;Os  
    4.建模任务：期望输出光场 +( LH!\{^  
    _^iY;&  
    q5f QTV  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: j7}mh  
    0#V"   
    • FWHM-直径：0.5mm )!8q JQD  
    • 边缘宽度：50um cv'8_3  
    • 效率：>95%  /YJo"\7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !>48`o ^  
    • 杂散光：<5% <cTX;&0=  
    <"3q5ic/Z  
     q{w|`vIb  
    !tq]kKJ3:  
    5.设计方案 <B6md i'R  
    8m+~HSIR  
    ![z2]L+TB  
    • 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）。 T+Yv5l  
    • 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）。 nCYz ];".  
    A/y|pg5  
    +`d92Tz  
     Oo|JIr7i  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 A$2 ;Bf  
     [4"(\r\f  
    u62H+'k}F  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 r_+Vb*|Y  
    • 用户必须输入所需的信息 d+DO}=]  
    - 入射场 gC$_yd6m L  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?mNB:-Q  
    - 系统参数 "Q@m7j)(  
    - 制造条件 u!X~!h-6~  
    ^Gk)aX  
     ct\msG }b:  
    Y-it3q'Z  
    7.设计过程 m* 3ipI{h  
    :!Ci#[g  
    =%` s-[5b  
    "}()/  
    d9 [j4q_  
    :Wbp|:N0  
    "M/c0`>C!i  
    设计和优化过程由两步完成： "L.k m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'xS@cF o(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0MRWx%CR  
     >/-H!jUF]  
    8.系统模拟 xd{.\!q.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %oiF} >  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3I 0pHP5  
    • 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。 O _9r-Zt^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `,4yGgD!4  
    x<I[?GT=  
     JWHsTnB  
    +pYgh8w@  
    9. 初始几何光学设计的结果 {XU!p: x  
    syu/"KY^!  
    A.*e8a/6X  
    w6Gez~ 8  
    4D&L]eJ  
    感兴趣的优化函数 ;?u cC@  
    • 效率满足（>95%） y],op G6  
    • 信噪比不满足（<30db） |mMsU,*gB  
    • 杂散光不满足（>5% =mLp g4  
     &en2t=a  
    }"+"nf5h  
    xY?p(>(  
    g7323m1=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (A=PDjP!  
           !,ODczWvh  
    TDw~sxtv&  
    >V8!OaY5n  
     A$p&<#  
    }Bv1fbD4U  
    感兴趣的优化函数 rhLhFN{h  
    • 效率满足（>95%） -`8@  
    • 信噪比满足（<30db） ft7M9<#v  
    • 杂散光满足（<5%） ]]y>d!  
    qt.4dTd:_  
    11.总结 4x ?NCD=k  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Kz b-a$  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 oi`L ;w|]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Q@}SR%p  
    • 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。 I;}U/'RR>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ac\aH#J_nC  
     
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