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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 klON6<w  
     ?Gr2@,jlD  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 hnD=DLW $  
    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。 {L9WeosQ  
    v5Qp[O_  
    2．模拟任务 l:?w{'i$  
    W:V:Ej7 h  
    ,MRAEa2  
    DOE： Q xg)Wb#  
    相位型衍射 NL7CeHs5  
    光束整形器 U5!T-o;3}  
    直径：2mmx2mm mYRW/8+g  
    形状：圆形 IJz=SV  
    相位级次：16     f 3t&Bcw$  
    N-cLp}D}WB  
    -w#*~Q{'*  
    3.建模任务：入射光场 }k7t#O  
    SuuLB6{u3  
    =MCQNyf+  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;{%R'  
    LH_rc  
    • 波长：632.8nm @}[yC['  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +* AdSzX  
    Z#nPn>,q  
    $-Wn|w+h<a  
     %hM8px4d  
    4.建模任务：期望输出光场 @ UgZZ  
    dvLO#o{  
    h|Z%b_a  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o{n)w6P{R,  
    -<MA\iSP  
    • FWHM-直径：0.5mm >3\($<YDZM  
    • 边缘宽度：50um :\sz`p?EC  
    • 效率：>95% +^0Q~>=VD  
    • 信噪比（SNR）：>30dB TcjTF|q>  
    • 杂散光：<5% %40uw3  
    =mWr8p-H  
     3LK]VuZE  
    MfJ8+3@K  
    5.设计方案 +q NX/F  
    +&j&es  
    ^S]-7>Yyr  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 "?r=n@Kv  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 m5w ZS>@  
    6~#$bp^-  
    '1u!@=.\G  
     %DqPRl.Gu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Nd] w I|>  
     KOqp@K$  
    +dB/SC-^U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 miCW(mbO8  
    • 用户必须输入所需的信息 C>bd HB7  
    - 入射场 ZM$}Xy\9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _pM~v>~*+  
    - 系统参数 %%-hax.x0X  
    - 制造条件 Q;EQ8pL?"  
    U! xOJ  
     ImnN&[Cu  
    ;WG6|QgV?-  
    7.设计过程 oI/jGyY;  
    t^Hte^#S  
    P*M$^p  
    nGvWlx  
    cI g|sn  
    ?~g X7{>  
    :fW\!o 8Z2  
    设计和优化过程由两步完成： p=-:Z?EW1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 N4z(2.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 X Nm%O  
     \KpSYX1  
    8.系统模拟 NjL^FqA[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ={GYJ. *Ah  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 rEl bzL"&<  
    • 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。 1`;,_>8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ie14`'  
    l[)ZEEP  
     '=^$ ;3Z  
    K}(0H[P  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q:/BC= ~  
    @}Y,A~   
    "N|gU;~W  
    AlQE;4yX  
    4z$}e-  
    感兴趣的优化函数 g/2eY$6Z  
    • 效率满足（>95%） acXB vs  
    • 信噪比不满足（<30db） oK!W<#  
    • 杂散光不满足（>5% pP`KI'aUN  
     lN<,<'&^.  
    p? q~.YY  
    :mpR}.^hv  
    k~<b~VcU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 tCw.wDq3=  
           f-!A4eKe  
    13X0LN  
    Ki"o0u  
     q')MKR*  
    z 5T_  
    感兴趣的优化函数 X9d~r_2&m<  
    • 效率满足（>95%） I`O)I&KH  
    • 信噪比满足（<30db） DV,rh83.ip  
    • 杂散光满足（<5%） cc"L> XoK  
    pu"`*NL  
    11.总结 ?\eq!bu  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BV9%|  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 AhjUFz  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 hkh b8zS  
    • 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。 BgzER[g|q{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 pX nY=  
     
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