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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 Pb=rFas*C  
     0kz7 >v  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 C_89YFn+  
    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。 Bzm. X=U:  
    k%a?SU<f  
    2．模拟任务 ].c@Gm_(  
    ^"/Dih\_  
    1uj05aZh}  
    DOE： :Q#H(\26r  
    相位型衍射 :EaiM J_=  
    光束整形器 4] M =q{  
    直径：2mmx2mm vD"_X"v  
    形状：圆形 OUKj@~T  
    相位级次：16     t)`+d=P   
    {)jk_&c7  
    $/y%[ .  
    3.建模任务：入射光场 >T$7{ ~  
    y#GCtkhi  
    c8!j6\dC*  
    高斯准直激光光束的光束参数 G:){^Z?  
    %!W 6<ioW  
    • 波长：632.8nm aSxG|OkKy  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [j1^$n 8V  
    DD)mN) &T  
    >cSi/a,L  
     +&zb^C`J  
    4.建模任务：期望输出光场 nEuct4BcL}  
    A1Ibx|K  
    gx&\Kw6HM  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .2{6h  
    L_`Xbky  
    • FWHM-直径：0.5mm la1D2 lM  
    • 边缘宽度：50um )OS>9 kFH  
    • 效率：>95% HK=CP0H  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /:Rn"0   
    • 杂散光：<5% |^\ Hv5  
    /6A:J]Q_  
     ArLz;#AOn  
    0fZ:")&4,  
    5.设计方案 6Eij>{v  
    yDDghW'\WU  
    z1)$  
    • 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）。 knI*-  
    • 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）。 _-YL!oP  
    Kn3YI9  
    fB@K'JQG  
     P((S2"D<4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 KLj4 LOs  
     GC,vQ\  
    y_;]=hEL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 j P{:A9T\  
    • 用户必须输入所需的信息 #%9oQ6nO  
    - 入射场 &T5f H!?4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &*LA_]1@  
    - 系统参数 MLEIx()  
    - 制造条件 RcKQER  
    OYQXi  
     o9DYr[  
    `bBfNI?3d*  
    7.设计过程 /7!_un9  
    1D 3 dYVE  
    nEeQL~:  
    YqK+F=0  
    ,'/HcF?yf  
    Ac*B[ywA3  
    d;*OO xQV  
    设计和优化过程由两步完成： '2Mjz6mBDA  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 8ItCfbqa6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 wC4AVJJ^>  
     ~5XL@jI^  
    8.系统模拟 "\wDS2M)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @1`W<WP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Dohl,d  
    • 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。 JI{OGr  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,E n(gm  
    /*mFP.en  
     WOe{mwhhj  
    >b/k|?xP  
    9. 初始几何光学设计的结果 5yO#N2jY\  
    T<9dW?'|  
    v#T?YK  
    Wme1Uid  
    wh7i G8jCz  
    感兴趣的优化函数 dvrvpDoE.  
    • 效率满足（>95%） Lv`8jSt\  
    • 信噪比不满足（<30db） 5 O{Ip-  
    • 杂散光不满足（>5% 5Tcl<Y6l  
     7>c 0V&  
    l>[QrRXiSN  
    [E..VesrM  
    7><* 9iOW  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "'&>g4F`o  
           uHujw.H/y  
    :"y7Weh  
    m;$F@JJ  
     K"t:B  
    (<g;-pZH%  
    感兴趣的优化函数 {YxSH %  
    • 效率满足（>95%） G*{u(x(  
    • 信噪比满足（<30db） A{u\8-u  
    • 杂散光满足（<5%） yC&b-y  
    Fh3Dc 83~  
    11.总结 ]w&?k:y>  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 <(6-9(zHa  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ??esB&4?  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]'bQ(<^#  
    • 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。 {TcbCjyw  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 iJynR [7  
     
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