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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 }z[ O_S,X  
     mWO=(}Fb\  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 8)sqj=  
    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。 JSO>rpO  
    kkqrl JO|  
    2．模拟任务 uD<*g(R  
    agt7b@-5=  
    koaH31Q  
    DOE： )0/ D Y  
    相位型衍射 -V<i4X<|,+  
    光束整形器 d<#Xqc  
    直径：2mmx2mm 4R^'+hy|?  
    形状：圆形 Q:tW LVE#0  
    相位级次：16     C[wnor!  
    X8Gw8^t  
    Ei}B9 &O  
    3.建模任务：入射光场 Ma_! 1Y  
    +-xA/nU.c  
    .w&{2,a3  
    高斯准直激光光束的光束参数 |QXW$  
    nfl6`)oW  
    • 波长：632.8nm 377$c;4 F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %B#Ewt@[  
    dpTap<Noby  
    E7y<iaA{~  
     ?EKYKLwr  
    4.建模任务：期望输出光场 p2tB F98  
    ]%G[<zD,1  
    eK`n5Z&Y\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: <udp:s3#T  
    hC~lH eH  
    • FWHM-直径：0.5mm [f^~Z'TIN/  
    • 边缘宽度：50um OHe<U8iu%  
    • 效率：>95% Jw9|I)H  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 44wY5nYNt  
    • 杂散光：<5% !AP|ozkL  
    H.Pts>3r(  
     6`F_js.a  
    dZv-lMYBE  
    5.设计方案 XKMJsEP sW  
    5Ss=z  
    Qp%kX@Z'  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 5GC{)#4  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 RM QlciG  
    hm?-QVRPV  
    ]vhh*  
     yS lN|8d  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 k1B7uA'h"G  
     {Pu\KRU  
    4B!]%Mw;c  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 9%iqequ  
    • 用户必须输入所需的信息 a\^DthZ!;|  
    - 入射场 \y#gh95  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） eEupqOF*:W  
    - 系统参数 C %y AMQ  
    - 制造条件 5U%u S^%DP  
    0=7C-A1(D  
     ;nSaZ$`5  
    .(nq"&u-*  
    7.设计过程 v5 $"v?PT  
    L}x"U9'C  
    a&4>xZU #  
    jb fMTb4  
    =as]>?<  
    t$rWE|+_z  
    8[ :FU  
    设计和优化过程由两步完成： p}O@ %*p .  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7$;mkHu4H%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ka*VQXk*  
     nA5v+d-<T  
    8.系统模拟 z2S53^C*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8_mdh+  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \S1WF ?<,  
    • 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。 aW$7:<A{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v!K %\h2A  
    Vz51=?75  
     cAA J7?  
    .kvuI6H  
    9. 初始几何光学设计的结果 6^}GXfJAc  
    //f[%j*>  
    F(}d|z@@  
    x1?p+  
    RhXX/HFk  
    感兴趣的优化函数 y! 7;Z~"  
    • 效率满足（>95%） N{ ;{<C9Z  
    • 信噪比不满足（<30db） s%;18V:pi  
    • 杂散光不满足（>5% ]:Ocu--  
     !Kd/ lDY  
    C`7HC2Is  
    .lTU[(qwu  
    wz T+V,   
    10. 后续IFTA优化后的结果 $Y)|&,  
           <iv9Mg}  
    ZXe[>H  
    H\ 8.T:>  
     U/wY;7{)#  
    !5Z?D8dcx  
    感兴趣的优化函数 1K4LEg a`  
    • 效率满足（>95%） #](ML:!  
    • 信噪比满足（<30db） zxTm`Dh;[  
    • 杂散光满足（<5%） 6D _4o&N  
    SQWA{f  
    11.总结 X NnsMl  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ps_CQh0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >0T0K`o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 u,4,s[  
    • 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。 nS]/=xP{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $ bD 3  
     
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