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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 (|yRo  
     A)b)ff ,  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 @4 zi]v  
    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。 8>C; >v  
    \zk?$'d  
    2．模拟任务 kx"hWG4  
    3v8V*48B$  
    3::3r}g  
    DOE： y3 ({(URU  
    相位型衍射 ?aK'OIo  
    光束整形器 #rn4 $  
    直径：2mmx2mm t9Enk!@  
    形状：圆形 %NF<bEV  
    相位级次：16     ua]\xBWx  
    7Y-FUZ.`>  
    O ,F]\  
    3.建模任务：入射光场 no~OR Q  
    9 _M H  
    c,v^A+sZu  
    高斯准直激光光束的光束参数 =yk Rki  
    &&(4n?   
    • 波长：632.8nm #~bU}[{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @+0@BO1 2  
    q7 %=`l  
    N.fQ7z=Z(M  
     Yv#J`b@y  
    4.建模任务：期望输出光场 ]y1$F Ir+  
    ?~VWW<lR  
    B-y0;0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: )0 Y #-=.<  
    B$}wF<`k7  
    • FWHM-直径：0.5mm Q%,o8E2~  
    • 边缘宽度：50um G"T;l"TAt8  
    • 效率：>95% dCf'\ @<<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB R`Ys;g/!  
    • 杂散光：<5% >cwJl@wx-  
    ue6/EN;}  
     D-TNFYYy2  
    "VT{1(]t  
    5.设计方案 ;#5-.z  
    ugIm:bg&  
    kbIY%\QSO  
    • 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）。 *([0"  
    • 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）。 \j2 : 6]Hm  
    6i9Q ,4~  
    xWenKY,  
     !L0E03')k  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }<5\O*kX4  
     7':5  
    *@bg/S K%  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "xvV'&lQ  
    • 用户必须输入所需的信息 CI~hmL0  
    - 入射场 bGMeBj"R  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |!4B Wt  
    - 系统参数 z. _C*c  
    - 制造条件 :)A.E}G  
    ~# hE&nq  
     vc>^.#7   
    q_9N+-?{7  
    7.设计过程 +H)!uLva B  
    UZ4tq  
    F?RCaj  
    /H\^l.|vk  
    %mB!|'K%  
    n3HCd- z  
    ((RpT0rP\  
    设计和优化过程由两步完成： YWcui+4p}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |h^G$guw  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7)8rc(58  
     y0&V$uv/  
    8.系统模拟 3I U$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &geOFe}R  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -tK;RQYax  
    • 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。 "EOk^1,y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 m5'__<  
    <M =W)2D7  
     ) <}VP&:X  
    =XRgT1>e  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~Me&cT8  
    Yn[EI7D  
    =CG!"&T  
    |$.sB|_ N  
    xy z\;3  
    感兴趣的优化函数 VxPTh\O*[  
    • 效率满足（>95%） 8eS@<[[F#  
    • 信噪比不满足（<30db） K;ry4/Vap  
    • 杂散光不满足（>5% ?Qo_ KQ%sn  
     X('Q;^`  
    -?%{A%'  
    "u,~yxYWl  
    8ZNd|\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8&2gM  
           {Gb)Et]<  
    B!E<uVC  
    Tl/Dq(8JH  
     . f.j >  
    AP?{N:+  
    感兴趣的优化函数 w=P <4 bdT  
    • 效率满足（>95%） -%/,j)VKD  
    • 信噪比满足（<30db） *Y^Y  
    • 杂散光满足（<5%） .U(SkZ`6  
    =DF@kR[CH"  
    11.总结 AVevYbucB  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2)I'5 ?I  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %. 6?\w1e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *>&N t  
    • 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。 9^Vx*KVrU  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 rfZj8R&  
     
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