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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 {,B. OM)J  
     *cP(3n3]R  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 43,baeG  
    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。 WX* uhR  
    : G'a"%x  
    2．模拟任务 5)C`W]JE  
    2. q\!V}yQ  
    Bn{i+8I  
    DOE： * hmoi  
    相位型衍射 YSbe Cyv  
    光束整形器 _<%YLv  
    直径：2mmx2mm >rXDLj-e  
    形状：圆形 YYhN>d$  
    相位级次：16     12@Ge]  
    ^'p!#\T;H  
    K5HzA1^  
    3.建模任务：入射光场 9@8'*a{`m  
    9aBz%* xo  
    LP'~7FG  
    高斯准直激光光束的光束参数 O7oq1JI]Y  
    mwutv8?  
    • 波长：632.8nm vNHvuw K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm biG :Xn  
    A,EuUp  
    v7/k0D .  
     ; +1ooeU  
    4.建模任务：期望输出光场 7+;.Q  
    E/<n"'0ek  
    seVT| z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: E|A~T7G=  
    #&b<D2d  
    • FWHM-直径：0.5mm RI<&cgWn+<  
    • 边缘宽度：50um &b'{3o_KN  
    • 效率：>95% zY2x_}#Q\"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB vdh[%T,&  
    • 杂散光：<5% |kY  
    P%;lHC #i  
     |\xTcS|d  
    Pk;1q?tGw  
    5.设计方案 'Ck:=V%}g  
    r4ljA@L  
    Jn%Etz-  
    • 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$sm}=  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 NHcA6y$Cz  
    i91k0q*di  
    hW9U%-D  
     kQp*+ras  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &dPI<HlM  
     fWf't2H&  
    \Xe{vlo>h  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _S,UpR~2W  
    • 用户必须输入所需的信息 _gEojuaN  
    - 入射场 $Wjx$fD  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） C~WWuju'  
    - 系统参数 n5#QQk2  
    - 制造条件 CM6! 1 7  
    _4T7Vg''  
     h;@>E:4Tg  
    =?_:h`}  
    7.设计过程 4];>O  
    L F&!od9[  
    At'M? Q@v  
    q VavP6I  
    D< kf/hj  
    MEM(uBYKOb  
    #xfav19{.  
    设计和优化过程由两步完成： m.<or?l'y>  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :9e4(7~ona  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 l](!2a=[  
     JmeE}:5lpj  
    8.系统模拟 1!yd(p=cL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aPRMpY-YC3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 i(ZzE  
    • 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。 B)/c]"@89  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 omznSL  
    _pzYmQ  
     i'10qWz  
    #R7hk5/8n}  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^/cqE[V~,  
    M`7[hr  
    ?B@3A)a  
    pNZ3vTs6  
    !/ dH"h  
    感兴趣的优化函数 s8'!1rHd  
    • 效率满足（>95%） ko|M2\  
    • 信噪比不满足（<30db） IwOL1\'T4  
    • 杂散光不满足（>5% k!G{#(++&6  
     72/ bC  
    ';}:*nZ//_  
    vE1:;%Q  
    B.KK@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 @4KKm@(p85  
           >FS%-eI6  
    I[b{*g2Zw  
    !T2{xmHKv$  
     6, |>;,U7  
    lHPnAaue@  
    感兴趣的优化函数 [k75+#'  
    • 效率满足（>95%） {U@"]{3Qx  
    • 信噪比满足（<30db） Y^C(<N$  
    • 杂散光满足（<5%） 1]Cb i7  
    t,'J%)j  
    11.总结 9P,[MZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xA<-'8ST  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 j+S&5C/{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2Dt^W.!  
    • 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。 k<Xb< U  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4=`1C-v?q  
     
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