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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 Tr "Bz!  
     `tJ"wpCf6  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 KdLj1T  
    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。 o*:D/"gb  
    O.$OLK;v  
    2．模拟任务 R;H>#caJ  
    j&Y{ CFuZ  
    h]p$r`i7  
    DOE： {@ Z%6%'9  
    相位型衍射 UUqA^yJ  
    光束整形器 NJPp6RZ%  
    直径：2mmx2mm >JT^[i8[  
    形状：圆形 "1ov<  
    相位级次：16     eOs4c`  
    v6O5n(5,,  
    "eR-(c1  
    3.建模任务：入射光场 QR h %S{  
    $B?IE#7S4  
    m " c6^)U  
    高斯准直激光光束的光束参数 TQ25"bWi  
    :djbZ><  
    • 波长：632.8nm i} ?\K>BWq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P7 R}oO_n:  
    ->5[C0: ]  
    +=#@1k~  
     /gq\.+'{  
    4.建模任务：期望输出光场 ?T_bjALW  
    Y(h (Z  
    c[;=7-+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: c->?'h23)  
    >W^)1E,Qh  
    • FWHM-直径：0.5mm ?io ,8  
    • 边缘宽度：50um # #/ l  
    • 效率：>95% ]RTK:%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB s+&iH  
    • 杂散光：<5% i?|b:lcV  
    Y!3i3D  
     LqoH]AcN  
    15"[MX A  
    5.设计方案 aIklAj)=  
    %DuSco"  
    qHC/)M#L  
    • 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）。 GW!%DT  
    • 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）。 Pt?d+aBtV  
    ts;C:.X  
    %^(} fu  
     .5+5ca  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 g/`z.?  
     0t.v  
    J9XV:)Yv#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,<<HkEMS  
    • 用户必须输入所需的信息 e\ O&Xe  
    - 入射场 G33'Cgo:,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8t1,_,2'  
    - 系统参数 =xRxr @  
    - 制造条件 E9:p A5H-j  
    bh UghHT  
     n /Dk~Q)  
    zmh5x{US1  
    7.设计过程 Q7SRf$4  
    d6{0[T^L  
    QS2~}{v  
    & 6~AY :0r  
    1zc-$B`t  
    'kk B>g7B  
    l8By2{pN  
    设计和优化过程由两步完成： J]qx4c  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 G?v]|wdI  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 D]WU,a[$Bc  
     x).`nZ1  
    8.系统模拟 o Np4> 7Lk  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^li(q]g1!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [C(>e0r  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 q%c"`u/v/  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 h"ko4b3^'@  
    ZIvP?:=!  
     1iIag}?p  
    r_e]sOCb  
    9. 初始几何光学设计的结果 p$bR M`R&s  
    }ygxmb^@Z  
    H&=3rkX  
    O - N> X  
    Ol1P  
    感兴趣的优化函数 vm`\0VGSW  
    • 效率满足（>95%） !-Md+I_  
    • 信噪比不满足（<30db） >d#Ks0\&  
    • 杂散光不满足（>5% cS#m\O  
     MU5#ph  
    6'QlC+E  
    @-5V~itW  
    XyE%<]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 bB"q0{9G-  
           +*P;Vb6D  
    \[;Qqn0  
    C9}m-N  
     Q>[GD(8k  
    .T }q"  
    感兴趣的优化函数 <%Afa#  
    • 效率满足（>95%） ~4[4"Pi>|  
    • 信噪比满足（<30db） DJ<F8-sb2r  
    • 杂散光满足（<5%） CHNIL^B  
    zwpgf  
    11.总结 g;PZ$|%&s>  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 M>"J5yqR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T^n0=|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  |_ `wC  
    • 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。 M8iI e:{ c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 V( bU=;Qo  
     
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