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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 PnFU{N  
     Ib*l{cxN  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6U @3 xU`  
    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。 !\}Dxt  
    mSY;hJi  
    2．模拟任务 y"]?TEd  
    6$4G&'J  
    @r%[e1.  
    DOE： GL cf'$l  
    相位型衍射 #@;RJJZg  
    光束整形器 {[jcT>.3j  
    直径：2mmx2mm !qV{OXdrB  
    形状：圆形 zg.'  
    相位级次：16     `5r*4N<  
    z. VuY3  
    =V5<>5"M?  
    3.建模任务：入射光场 );kO2 7dg  
    1U;je,)  
    7Wmk"gp  
    高斯准直激光光束的光束参数 al F*L  
    3=o3VGZP  
    • 波长：632.8nm g:dw%h  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6^H64jM  
    Pg{Dy>&2`I  
    V9`VF O  
     5,:>.LRA  
    4.建模任务：期望输出光场 =W.b7 6_  
    WB'&W=  
    L}h?nWm8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Tsxl4ZK  
    $z1u>{  
    • FWHM-直径：0.5mm -N<s =  
    • 边缘宽度：50um ?_%*{]mt(  
    • 效率：>95% o|>2X[T  
    • 信噪比（SNR）：>30dB g;i>nzf  
    • 杂散光：<5% >)=FS.?]  
    *TfXMN ?w  
     i;s&;_0{  
    MRxzOs  
    5.设计方案 j5Vyo>  
    M`-#6,m3  
    WNrgqyM  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 b6RuYwHWV0  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 F-R4S^eV  
    G%Hr c  
    -8-  
     \EuMzb"G9p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |>5NH'agV  
     iBVV5 f  
    7 <*sP%6bD  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 oTS*k: C'  
    • 用户必须输入所需的信息 -GLI$_lLF  
    - 入射场 ?x7zYE,6  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） c~3OK_k  
    - 系统参数 v#q7hw=  
    - 制造条件 W=|sy-N{2  
    a x4V(  
     X=USQj\A  
    8)\Td tBf9  
    7.设计过程 l ~CYxO  
    vOy;=0$  
    =e=sK'NvD  
    {'C PLJ{R  
    [#`)Bb&w  
    z$ZG`v>0  
    Cp`)*P2  
    设计和优化过程由两步完成： % 3d59O  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 u|&"l  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 87l(a,#J  
     -f@~{rK.L  
    8.系统模拟 Jte:U*2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ZX[ @P?A+-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 V]dzKNFi  
    • 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。 XZde}zUWn  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Yj)H!Cp.xD  
    =Y Je\745  
     \CNv,HUm3  
    ))- B`vi  
    9. 初始几何光学设计的结果 hg[ob+"  
    EVZuwbO)|  
    j;6kN-jx  
    I!>pHF4  
    J:LwO  
    感兴趣的优化函数 FC[8kq>Hk  
    • 效率满足（>95%） 6..G/,TB  
    • 信噪比不满足（<30db） ~iI4v#0  
    • 杂散光不满足（>5% = i9|lU"Va  
     [hC-} 9  
    CzDJbvv ]  
    {ZQ|Ydpk  
    Hj\>&vMf  
    10. 后续IFTA优化后的结果 t M?3oO  
           :'p+Ql~c  
    Mtxn@m{i;"  
    *%'nlAX6%  
     Iow45R~]  
    1~rZka[s  
    感兴趣的优化函数 /`$9H|  
    • 效率满足（>95%） $0+n0*fp  
    • 信噪比满足（<30db） H{qQ8 j)  
    • 杂散光满足（<5%） x[L/d"Wf  
    _UU-  
    11.总结 En-BT0o  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4 :m/w!q$  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <uq#smY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 f4{O~?=  
    • 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。 p+6L qk<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 JR>v  
     
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