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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 pBHr{/\5  
     U5" C"+ 3  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 A;h~Fx6s  
    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。 hse$M\5  
    +YP,LDJ!v  
    2．模拟任务 'peFT[1> (  
    q K]Wk+  
    QH+Oi&xH  
    DOE： Ur_~yX]Mo  
    相位型衍射 xmbkn}@A  
    光束整形器 hMdsR,Iq  
    直径：2mmx2mm PX+$Us  
    形状：圆形 i: 1V\q%  
    相位级次：16     QH;1*  
    :h"Y>1P  
    ZVViu4]?y  
    3.建模任务：入射光场 ^IY1^x  
    p,U.5bX  
    ]^R;3kU4Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 T~_+\w  
    AS~O*(po  
    • 波长：632.8nm "|(+~8[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !'MZeiLP  
    d-lC|5U%  
    ]hc.cj`\W&  
     \ c9EE-  
    4.建模任务：期望输出光场 Mvu!  
    %\2 ll=p1  
    _=}Efy7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?tSFM:9PU  
    BNnGtVAbZ  
    • FWHM-直径：0.5mm C&D!TR!K  
    • 边缘宽度：50um FlttqQQdf  
    • 效率：>95% KYZ/b8C  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 8 W79  
    • 杂散光：<5% LY-fp+  
    Tm 6<^5t  
     De6WC*trq  
    /q0[T{Wz$  
    5.设计方案 c=0S]_  
    [2"a~o\  
    pHXslmrD  
    • 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）。 g ]e^;  
    • 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）。 ]6bh#N;.  
    v[E*K@6f  
    p Wa'Fd  
     4V@raI-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 g 4G&  
     &Op_!]8`U  
    >hHjDYjbf  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 q$L=G  
    • 用户必须输入所需的信息 !<BJg3  
    - 入射场 ^lud2x$O^C  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [#hpWNez(>  
    - 系统参数 '#LbIv4  
    - 制造条件 Aru=f~!  
    T#KF@8'-  
     dCc"Qr[k  
    &\),V1"  
    7.设计过程 -!V+>.Oh  
    V{4=, Ax  
    ;\-f7!s  
    w*#B_6bG  
    ]z3!hgTj  
    uy'm2  
    cBcfGNTJ~  
    设计和优化过程由两步完成： kd55y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9BR/zQ2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $.HZz  
     Rn?Yz^ 1q  
    8.系统模拟 E&>3{uZI  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 d ?Uj3G  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5\!t!FL_  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 NSs"I]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 @G'&7-(h*  
    <9f;\+zA  
     2-G6I92d  
    ]cQYSN7!SY  
    9. 初始几何光学设计的结果 r{LrQ  
    =bKz$ _W  
    Y["aw&;#O\  
    =:fN  
    LK>A C9ak<  
    感兴趣的优化函数 )\aCeY8o  
    • 效率满足（>95%） 1Jm'9iy3  
    • 信噪比不满足（<30db） ~W/|RP7S  
    • 杂散光不满足（>5% zjE|UK{  
     RKi11z  
    )70i/%}7  
    -tPia=^  
    dgEH]9j&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 W^e"()d/Z  
           n=F|bW  
    2/dvCt6 N  
    'G)UIjl  
     UwtL v d  
    /LK,:6  
    感兴趣的优化函数 [`n)2} k  
    • 效率满足（>95%） 1CmjEAv%/  
    • 信噪比满足（<30db） L,\wB7t  
    • 杂散光满足（<5%） gm8FmjZtf  
    Bj`ZH~T  
    11.总结 Z#vU~1W  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^'G,sZ6'Nh  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4\Q pS  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 i-FsA  
    • 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。 dX;Q\  ]"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 nj4G8/U-q  
     
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