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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 7K%Ac  
     mst-:F[h  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 n;/yo~RR  
    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。 Z_ak4C  
    > ~J&i3  
    2．模拟任务 sMs 0*B-[  
    M,3sK!`>  
    ~eA7:dZLb  
    DOE： D}&U3?g=  
    相位型衍射 k`'^e/  
    光束整形器 6rq:jvlx$  
    直径：2mmx2mm #L` @["  
    形状：圆形 :>\i  
    相位级次：16     mj{TqF  
    kOs_]  
    P!0uAkt9C  
    3.建模任务：入射光场 3tA6r  
    }BzV<8F  
    3.xsCcmP  
    高斯准直激光光束的光束参数 ?2E@)7  
    K.JKE"j)d  
    • 波长：632.8nm k-*H=km  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \L<Hy)l  
    a>ZV'~zTf  
    #JWW ;M6F  
     1I<fp $ h  
    4.建模任务：期望输出光场 l _dWS9  
    W{*U#:Jx1  
    UQ}[2x(Kb  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: xKv\z1ra  
    T9}G:6  
    • FWHM-直径：0.5mm a[ 1^)=/DM  
    • 边缘宽度：50um "fU=W|lY  
    • 效率：>95% 6`J*{%mP  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >h(n8wTP  
    • 杂散光：<5% hV)D,oN3  
    v1oq[+  
     7b_t%G"  
    LkK%DY  
    5.设计方案 3-`IMN n!  
    cGIxE[n'  
    ~a^mLnY@  
    • 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）。 W.'#pd  
    • 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）。 N^*%{[<5  
    04D>h0yFf  
    8iGS=M  
     &7VN?ox1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 o:W>7~$jr=  
     @@-n/9>vs  
    "jb`KBH%"  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 TWZ* *S-  
    • 用户必须输入所需的信息 "v@Y[QI  
    - 入射场 Ub2t7MU  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） m9o{y6_j*  
    - 系统参数 U0 nSI  
    - 制造条件 GL-v</2'U  
    ,&e0~  
     ZVs]_`(+  
    ^ a^bsKW  
    7.设计过程 K!Te*?b  
    %IL] Wz<  
    (~q.YJ'  
    LmWZ43Z"@  
    8Wqh 8$  
    duFVh8  
    lqe|1vN  
    设计和优化过程由两步完成： `u$  Rd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b"Hc==`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &&T\PspM  
     <`rmQ`(}s  
    8.系统模拟 2[ = =  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >HNBTc=~t  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 = >CADTU  
    • 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。 N-Fs-uB  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 55q!2>Jh.  
    Heh.CD)Q  
     =z^ 2KH  
    #{K}o}  
    9. 初始几何光学设计的结果 ,.DTJ7H+  
    )Q= EmZbJz  
    h K;9XJAf  
    !ij R  
    *U>"_h T0  
    感兴趣的优化函数 J>Pc@,y  
    • 效率满足（>95%） niC ; WK  
    • 信噪比不满足（<30db） f#mNx  
    • 杂散光不满足（>5% nVB.sab  
     v z6No%8X  
    J;HYGu:  
    X})5XYvA*  
    S:B$c>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ;QO3^P}  
           c"KN;9c,  
    |BGB60}]f  
    <<'%2q5  
     lCafsIB  
    4g4[n7  
    感兴趣的优化函数 E? lK(C  
    • 效率满足（>95%） TrCut 2  
    • 信噪比满足（<30db） Fi+8|/5  
    • 杂散光满足（<5%） .`p,pt;  
    E'-lpE  
    11.总结 T<? (KW  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 'Em3;`/C*+  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 JuW"4R  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |7%has3"  
    • 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* R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 H4B|c42  
     
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