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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 正序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 1;Q>B>6  
     %dN',  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]JUb;B;Z  
    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。 L( B(x>w  
    iax6o+OG|  
    2．模拟任务 pVGH)6P>|  
    K~MTbdg  
    #dKHU@+U"  
    DOE： ,;)1|-^nu  
    相位型衍射 Y2B ",v"  
    光束整形器 u]Eyb),Gy  
    直径：2mmx2mm \`MX\OR  
    形状：圆形 =D"H0w <zw  
    相位级次：16     @|1/yQgi  
    GY[+HgT  
     mDJg-BQ  
    3.建模任务：入射光场 {TWgR2?{C  
    Bp.z6x4  
    2 ~zo)G0  
    高斯准直激光光束的光束参数 5YQq*$|'+  
    NyTGvBf  
    • 波长：632.8nm tK$x=9M  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }_A#O|dxO  
    k\~A\UIYo  
    &M6cCT]&M  
     )iiwxpdw  
    4.建模任务：期望输出光场 !8#!P  
    x,3oa_'E  
    [p%OIqC`pB  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: G3.MS7 J  
    ti)4J2c,8  
    • FWHM-直径：0.5mm 8r 4 L4  
    • 边缘宽度：50um s)e'}y  
    • 效率：>95% @rh1W$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB unUCn5hJ=  
    • 杂散光：<5% DW,fh8w  
    A)X 'We  
     o3mxtE]  
    ,iUYsY  
    5.设计方案 ZV=)`E`I|  
    qZ:--,9+  
    Hsoe?kUHF  
    • 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）。 -i}@o1o\  
    • 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）。 xzGs%01]  
    |0wUOs*5  
    tVf1]3(_>  
     'yWv @)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Ef}rMkv  
     -ty_<m]  
    |c]Y1WwDx  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 t-vH\m  
    • 用户必须输入所需的信息 &f\ng{  
    - 入射场 Xu1tN9:oE  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） f y|Ae  
    - 系统参数 05<MsxB"w  
    - 制造条件 ^PCshb##  
    ye9-%~sjX  
     @'K+   
    XOM@Pi#z  
    7.设计过程 xY/ S;dE  
    8^H <dR  
    8#Q=CTjF  
    4YVxRZ1[3  
    (> v1)*r  
    >,8DwNuq  
    27;t,Oq}  
    设计和优化过程由两步完成： !50Fue^JM  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S> f8j?n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !5~{?sr>  
     0!n6tz lT  
    8.系统模拟 !J}Bv  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T/^ /U6JB  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ou _bM n  
    • 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。 Jmln*,Ol7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 F1@gYNbI,  
    T/%s7!E  
     K4vl#*qn  
    1or4s{bmo  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?PIOuN=  
    o3hsPzOQx  
    Os?`!1-  
    -Kj^ l3w  
    ^n|u$gIF8  
    感兴趣的优化函数 zL @ZNH  
    • 效率满足（>95%） gE/O29Y  
    • 信噪比不满足（<30db） -vXX u;frt  
    • 杂散光不满足（>5% ,H3~mq]  
     =<.8  
    c}II"P  
    vZM.gn  
    "28b&pm  
    10. 后续IFTA优化后的结果 CQo<}}-o  
           /5@V $c8  
    21$YZlhJ  
    AepAlnI@  
     4VjP:>*p  
    2 $^n@<uZ@  
    感兴趣的优化函数 D>u1ngu  
    • 效率满足（>95%） \N\Jny  
    • 信噪比满足（<30db） 'H<0:bQ=I  
    • 杂散光满足（<5%） -{i;!XE$SR  
    x4cP%{n  
    11.总结 0xVue[ep  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Z8P{Cr~U9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 5!r?U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ( w(GJ/g  
    • 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。 a%"My;8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 AF4:v<EN  
     
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