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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 B?n 6o|8  
     5ar2Y$bY  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pn"TFapJA  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 mqe83 k%  
    paCC'*bv  
    2．模拟任务 mW EaUi)Zz  
    l Oxz&m  
    J,q6  
    DOE： r'*x><m'  
    相位型衍射 E/+H~YzO  
    光束整形器 8G3CQ]G  
    直径：2mmx2mm VS` tj  
    形状：圆形 ',+YWlW  
    相位级次：16     8k~$_AT>u  
    $mgamWNE8w  
    |y%pJdPk=  
    3.建模任务：入射光场 J34/rL/s  
    H#/ #yVw  
    E3hql3=  
    高斯准直激光光束的光束参数 m{#?fR=9  
    *~Y$8!ad  
    • 波长：632.8nm c?(;6$A  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm S:5vC {  
    lQ&"p+n  
    mv1g2f+  
     _L8|Z V./  
    4.建模任务：期望输出光场 k65V5lb  
    Z01BzIsR  
    Dfhu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: R;d)I^@  
    4C:-1gu7  
    • FWHM-直径：0.5mm fl@=h[g#t  
    • 边缘宽度：50um 9!XXuMWU<  
    • 效率：>95% p9X{E%A<:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB <b.O^_zQF  
    • 杂散光：<5% etw.l~y   
    meF.`fh  
     s8:-*VR9  
    3[{RH*nHD  
    5.设计方案 WNnB s  
    qQN|\u+co  
    \:mZ)f3K=  
    • 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）。 pZxuV(QP`  
    • 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）。 'v^Zterr  
    ,vcg%~-  
    |7CFm  
     =# /BCL7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6Mc&gnN  
     1ze\ U>  
    rbt/b0ET  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )swu~Wb}U@  
    • 用户必须输入所需的信息 e'l@M$^  
    - 入射场 y1 qJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1Zo"Xb  
    - 系统参数 eo [eN.  
    - 制造条件 Dve+ #H6N  
    '}5Yc,  
     ,@Fde=Lw  
    -bP_jIZF;g  
    7.设计过程 TC* 78;r  
    L,\wB7t  
    $n#NUPzG+  
    -dyN Ah?=  
    xJ rKH  
    <| =^['vi  
    2kSN<jMr  
    设计和优化过程由两步完成： Wm^RfxgN/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }K.2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 }7HR<%< 7  
     AZH= r S`  
    8.系统模拟 DG-XX.:z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5H^"  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 rtn.^HF  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 WKvG|YRDq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !;, Dlq-}  
    Yw6^(g8  
     uGz>AW8a3  
    wa%;'M&  
    9. 初始几何光学设计的结果 ""W*) rR   
    i_{b *o_an  
    D.ERt)l>  
    xH4Qv[k Q7  
    Qq{>]5<  
    感兴趣的优化函数 [XbNZ6  
    • 效率满足（>95%） o,gH*  
    • 信噪比不满足（<30db） :vXlni7N[M  
    • 杂散光不满足（>5% lL;SP&  
     MO-7y p:K  
    xgq `l#  
    0[In5II  
    P*:9u>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 De`p@`+<#~  
           GX#SCZ&}C  
    Iw[7;B5v  
    YwaWhBCIF  
     ~cH3RFV  
    Q:^.Qs"IK  
    感兴趣的优化函数 Vo`,|3^  
    • 效率满足（>95%） 2H9;4>ss  
    • 信噪比满足（<30db） dxi5p!^^9  
    • 杂散光满足（<5%） U9(p ^  
    <x[CL,Zg7  
    11.总结 :lE_hY  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .8dlf7* ,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ',bSJ4)Y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 fP8iz `n  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 LQz6op}R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 f >$V:e([  
     
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