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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 UT\4Xk<  
     y47N(;vy  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ?sk>Mzr  
    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。 \}jA1oy  
    aoey 5hts  
    2．模拟任务 n&:ohOH%  
    sjyr9AF  
    V~dhTdQ5}  
    DOE： x:FZEyalG  
    相位型衍射 vu+g65"  
    光束整形器 #'Y lO -C  
    直径：2mmx2mm 2GptK"MrD  
    形状：圆形 Q6HJ+H-Ub  
    相位级次：16     Jo { :]:  
    h <4`|Bg+  
    YCDH0M  
    3.建模任务：入射光场 i3w~&y-  
    9A"s7iJ)  
    @U_ CnhPQq  
    高斯准直激光光束的光束参数 <Z%=lwtX  
    'f6H#V*C  
    • 波长：632.8nm %LrOGr  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j0e,>X8  
    qofAA!3z  
    lOt7 ij(,L  
     w0~%,S  
    4.建模任务：期望输出光场 VM%g QOo<  
    lKsn6c,]  
    zGtJ@HbB  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i.t%a{gL  
    WutPy_L<  
    • FWHM-直径：0.5mm c ?CD;Pk  
    • 边缘宽度：50um oH w!~ c7  
    • 效率：>95% _5rKuL  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !-`L1D_hy  
    • 杂散光：<5% &j:e<{@  
    &lLk[/b  
     iQ" LIeD  
    _fS\p|W(E  
    5.设计方案 B}TY+@  
    I-^sJ@V;  
    :j`f%Vg~x  
    • 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）。 `"65 _?B i  
    • 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）。 ^gcB+  
    =J1V?x=l@  
    X[$h &]  
     YA pC|R,^  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "9P @bA  
     ~u$ cX1M  
    9KX% O-'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ; +\h$  
    • 用户必须输入所需的信息 #Gi`s?  
    - 入射场 !(q@sw(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8$~oiK%fw  
    - 系统参数 _p8u &TZ  
    - 制造条件 ,+df=>$W  
    !AXLoq$SY  
     xy:Mb =r  
    b\JU%89  
    7.设计过程 :oy2mi;  
    r5xm7- `c  
    LC]0c)v#  
    BeFyx"NBg  
    J\@g3oGw  
    bXJ(QXHd%  
    JL4E`  
    设计和优化过程由两步完成： bz>\n"'  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 C')KZ|JIC  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?<jWEz=  
     ((`\i=-o5  
    8.系统模拟 nam]eW  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 FNUs .d"  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |9XoRGgXU  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 m4~ |z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )A*53>JV  
    KH)-=IJ8  
     FiMM-c|  
    zwC ,,U  
    9. 初始几何光学设计的结果 BDf M4  
    j~Pw t9G  
    2'=)ese  
    Vj4 h#NN$  
     d;>G  
    感兴趣的优化函数 Jvc<j:{^w  
    • 效率满足（>95%） b4wT3  
    • 信噪比不满足（<30db） /1Gmga5  
    • 杂散光不满足（>5% gpyio1V>  
     B`)sc ~u  
    WYF8?1dt +  
    A5F (-  
    *~GI-h  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \},H\kK+^  
           rZwSo]gp  
    R"XycXn_$  
    W*s=No3C  
     41=H&G&  
    +x{o  
    感兴趣的优化函数 ]v}W9{sY  
    • 效率满足（>95%） r'nPP6`  
    • 信噪比满足（<30db） R\ 8[6H  
    • 杂散光满足（<5%） ?@PSD\  
    cvy 5|;-u  
    11.总结 Y[)mHs2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 rAtCG1Vr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 yCR8c,'8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 XK\nOHLS  
    • 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。 3| w$gG;Y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 h1 (i/{}:  
     
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