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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 a"8[,A3  
     Fsx?(?tCMo  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 (!j#u)O  
    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。 ~j0rORy]  
    *bkb-n Kw  
    2．模拟任务 %+7]/_JO&  
    /--p#Gh'  
    9KSi-2?H  
    DOE： 0mw1CUx9K  
    相位型衍射 c:[k+_Zr  
    光束整形器 | HazM9=  
    直径：2mmx2mm @Mk`Tl  
    形状：圆形 ]B8 A  
    相位级次：16     q76POytV|  
    }d$-:l ,w  
    R>' %}|v/  
    3.建模任务：入射光场 h}b:-a  
    <@<rU:o=V  
    Z`Yt~{,Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 >rG>Bz^Pu  
    5dBftTv?  
    • 波长：632.8nm 9I/b$$?D  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^l &lwSRVt  
    h8rW"8Th  
    :t?B)  
     %>_[b,  
    4.建模任务：期望输出光场 :1v,QEb\  
    &H(yLd[  
    ]`^! ]Ql  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :qYp%Ub  
    OLw]BJXYaE  
    • FWHM-直径：0.5mm e3~MU6  
    • 边缘宽度：50um ^:nc'C gP  
    • 效率：>95% XTol|a=  
    • 信噪比（SNR）：>30dB f%Q)_F[0D4  
    • 杂散光：<5% R!nf^*~  
    A|A~$v("R  
     jnH\}IB  
    {>&~kM@  
    5.设计方案 De$AJl  
    ju~$FNt8R  
    b0P3S!E  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 '3.\+^3  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 #A63?kDE&&  
    6Z\aJ  
    ,5DJ54B!  
     4WT[(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 b UG,~\Z  
     sEhvx +(  
    9u=A:n\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 T^bA O-d#  
    • 用户必须输入所需的信息 Y\xEPh  
    - 入射场 *dBy<dIy  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;p`1Y<d-O  
    - 系统参数 3i^X9[.  
    - 制造条件 >CB-a :  
    6F\ 6,E  
     }~FX!F#oU  
    M!&Hn,22  
    7.设计过程 Met?G0[  
    'u,|*o  
    q8 v iC|  
    hCxg6e<[  
    ]HKt7 %,  
    ?d')#WnC  
    (qn=BP I  
    设计和优化过程由两步完成： CTMC78=9}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d)%WaM%V  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +{UY9_~\3  
     r" H::A  
    8.系统模拟 xd Z$|{,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /$^Tou/v  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \"P{8<h.3  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 U-|]A\`)I  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 dPUe5k)G_  
    D(b01EQ;d  
     h5?^MRZS  
    a~}q]o?j  
    9. 初始几何光学设计的结果 l4C{LZ  
    InPE_  
    .7iRV  
    HoI6(t  
    :!gNOR6Lh  
    感兴趣的优化函数 /t5)&  
    • 效率满足（>95%） |Xt G9A>  
    • 信噪比不满足（<30db） 2mLZ4 r>WE  
    • 杂散光不满足（>5% AD?zBg Zu  
     %m&6'Rpfk  
    W"\~O"a  
    k4+vI1Cs  
    >Kgw2,y+  
    10. 后续IFTA优化后的结果 vCa8`m  
           Y RZ\nun  
    -CPtYG[s  
    8Vu@awz{L  
     Z\ hcK:  
    mK:gj&N7X|  
    感兴趣的优化函数 JCWTB`EB>  
    • 效率满足（>95%） I0XJ& P%  
    • 信噪比满足（<30db） VL%. maj  
    • 杂散光满足（<5%） W(q3m;n  
    17hoX4T  
    11.总结 b]u$!W  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 j~v`q5X  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 PV68d; $:8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5c- P lm%  
    • 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。 )uqzu%T  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ny^ 1#R  
     
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