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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 ]SPB c  
     e"2QV vB  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 F#PJ+W*h  
    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。 J{Ay(  
    o2|(0uN'  
    2．模拟任务 D# $gdjZ  
    m3WV<Cbz  
    Qnw$=L:  
    DOE： 9=o b:  
    相位型衍射 7^iAc6QSy3  
    光束整形器 l<HRD  
    直径：2mmx2mm ' EDi6  
    形状：圆形 b1#=q0Zl  
    相位级次：16     $"i690  
    K+}Z6_:  
    c]]F`B  
    3.建模任务：入射光场 ;FmSL#]I  
    VZ,T`8"  
    q>[% C5  
    高斯准直激光光束的光束参数 /'1y`j<  
    l+6\U6_)B  
    • 波长：632.8nm aYgJTep>r  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 'l:2R,cP  
    y#0w\/<  
    g@2.A;N0  
     #SYWAcTkO}  
    4.建模任务：期望输出光场 Q#N+5<]J)#  
    6:,^CI|@ t  
    6ZR0_v;TD  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9yh@_~rZ  
    V\"5<>+O  
    • FWHM-直径：0.5mm NM@An2  
    • 边缘宽度：50um FNuu',:  
    • 效率：>95% /RM-+D:Y  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @>]3xHE6#=  
    • 杂散光：<5% kut|A  
    TJpv"V  
     @QG1\W'  
    {H V,2-z  
    5.设计方案 &[RU.Q!_H  
    f 99PwE(=  
    ? st#6=M  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Elp!,(+&6  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 b0X[x{k"  
    udFju&!W  
    G C'%s  
     ?U08A{ c  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 CK(ev*@\D,  
     md"%S-a_dT  
    !j9i=YDb  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 / yi:Q0  
    • 用户必须输入所需的信息 P;%QA+%7  
    - 入射场 v|@n8ED|@K  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rbPs~C-[  
    - 系统参数 pXv[]v  
    - 制造条件 6ZpcT&yL  
    #&83;uys  
     =-LX)|x}  
    <y!r~?  
    7.设计过程 fR4l4 GU?)  
    &.hRVW(  
    suFOc  
    io7U[#  
    `uVW<z{ l  
    i@5%d!J  
    ':D&c  
    设计和优化过程由两步完成： X3{1DY3@u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X'7S|J6s  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a~F@3Pd  
     _M[[vXH  
    8.系统模拟 |HG b.^f?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <C%-IZv$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;-pvc<_c<  
    • 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。 PbUcbb17  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,'CWt]OS'  
    3D{4vMm X  
     Ln2C#Uf  
    i i@1!o  
    9. 初始几何光学设计的结果 %K'*P56  
    gH^$Y~Lx  
    ^FM9} t/U,  
    i `QK'=h[  
    ASZ5;N4u  
    感兴趣的优化函数 KV}U{s+U8  
    • 效率满足（>95%） b+].Uc  
    • 信噪比不满足（<30db） @gSFvb bc  
    • 杂散光不满足（>5% D4Y!,7WEVt  
     yF5  
    *C@[5#CA2z  
    DJYXC,r  
    (1AA;)`Kp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .(7C)P{ .0  
           ix7 e] )m(  
    w<~<(5mM5;  
    !N8)C@=  
     {IPn\Bka  
    E`uaE=Mdq  
    感兴趣的优化函数 ]Uu(OI<)  
    • 效率满足（>95%） bI]UO)  
    • 信噪比满足（<30db） Mj B< \g>  
    • 杂散光满足（<5%） i\Pr3 7 "  
    2Cd --W+=  
    11.总结 r` `i C5Ii  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 zz 'dg-F  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Uty(sDtu  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 lii ]4k+z  
    • 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。 Stw+Dm\!  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ?Tc)f_a  
     
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