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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++  
     7Yd]#K{$  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 gay6dj^  
    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。 M4(`o^n  
    yu] nK-Y7S  
    2．模拟任务 ti^msC8e  
    9a0ibN6m  
    h$eVhN &Vv  
    DOE： 7BDoF!kCx  
    相位型衍射 ![#>{Q4i  
    光束整形器 {QRrAi  
    直径：2mmx2mm $6p|}<u  
    形状：圆形 -?&s6XA%#  
    相位级次：16     X:Z*7P/  
    gzD NMM  
    O*zF` 9  
    3.建模任务：入射光场 2Sg,b8  
    -THU5AB  
    1P+Te,I  
    高斯准直激光光束的光束参数 D,J yb0BW  
    @$(@64r  
    • 波长：632.8nm nofK(0TF  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K<Qy1y~[  
    ?h4Rh0rkX  
    >k{KwFB^S  
     Us*"g{PQ  
    4.建模任务：期望输出光场 $5n6C7  
    >m;*Zk`  
    urK[v  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: jsrIZbN  
    Y"&1jud4xl  
    • FWHM-直径：0.5mm ^sA"&Vdr^  
    • 边缘宽度：50um #fR~ 7 KR  
    • 效率：>95% =`MU*Arcs[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB R |h(SXa  
    • 杂散光：<5% /Sag_[i  
    h (1 }g/  
     1SYBq,[])  
    L&2 Zn{#`  
    5.设计方案 2PSt*(  
    a9CK4Kg  
    !{, `h<  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 wpLC,  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ~HH6=qjU)  
    TQ\\/e:  
    uNn]hl|x  
     BRg(h3 ED  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 xEfz AJ5&  
     aJi0!6oy  
    gZD,#D.hR  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 lB Y"@N  
    • 用户必须输入所需的信息 aA5rvP +  
    - 入射场 >x$.mXX{  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jZ8#86/#{  
    - 系统参数 dLs40 -R  
    - 制造条件 *Bgk3(n)  
    tL!R^Tf  
     5|E_ ,d!v  
    '[nH] N  
    7.设计过程 `zJTVi4  
    [N-t6Z*  
    H[a1n' "<:  
    e viv,  
    fq"<=  
    # ~SQujgB  
    i!!1^DMrw  
    设计和优化过程由两步完成： eaI!}#>R +  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "$VqOSo  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \!["U`\.K  
     itmdY!;<  
    8.系统模拟 ?u`TX_OsB  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &Jr~ )o   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。   vZQ'  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 >lRa},5(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9ntXLWK7e  
    #$GDKK  
     FYe(S V(9  
    n' \poB?  
    9. 初始几何光学设计的结果 )aOPR|+  
    _p~lL<q-K[  
    G:]w UC\  
    <3;Sq~^  
    BN?OvQ  
    感兴趣的优化函数 D-[` wCa,  
    • 效率满足（>95%） ~9OART='  
    • 信噪比不满足（<30db） %b H1We  
    • 杂散光不满足（>5% [a&|c%h  
     4EO,9#0  
    Fnnk }I}  
    pL {h1^O}  
    ]&')# YO  
    10. 后续IFTA优化后的结果 eN/o}<(e  
           ~ cKmf]  
    )PRyDC-  
    SYPG.O?I  
     z]NzLz9VfL  
    .."=  
    感兴趣的优化函数 , 8NY<sFh  
    • 效率满足（>95%） P+m{hn~%  
    • 信噪比满足（<30db） BnLM;5 >  
    • 杂散光满足（<5%） yX}riXe  
    }=':)?'-.  
    11.总结 F9sVMV  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #)aUKFX  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4v"9I(  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?]`kc  
    • 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。 1CkBfK  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 3aL8 gE  
     
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