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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  Gf_Je   
     >o9tlO)  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ^SM>bJ1Z_  
    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[/]@|  
    <|8N\FU{  
    2．模拟任务 p{ X?_F  
    T&+*dyNxMK  
    NXo$rf:  
    DOE： 0`UI^Y~Q  
    相位型衍射 QiC}hj$  
    光束整形器 ##!idcC  
    直径：2mmx2mm o5LyBUJ  
    形状：圆形 $$F iCMI  
    相位级次：16     cZC%W!pT  
    ]Y111<Ja  
    O/Cwm;&t  
    3.建模任务：入射光场 cQ}3? v  
    ~/^q>z!\4  
    VJbsM1y M  
    高斯准直激光光束的光束参数 41G}d+  
    m&vuBb3  
    • 波长：632.8nm {6Y|Z>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm H j [!F%  
    FxU a5 n  
    (%~^Kmfb0  
     C- 5QhD  
    4.建模任务：期望输出光场 P^[eTR*?  
    rDI}X?JmX  
    3qf?n5 "8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9Xl[AVs:M  
    ['m7Wry  
    • FWHM-直径：0.5mm 59Lc-JJ  
    • 边缘宽度：50um IVSOSl|  
    • 效率：>95% HpP82X xj  
    • 信噪比（SNR）：>30dB DwmK?5p  
    • 杂散光：<5% Sf*1Z~P|  
    ^+p7\D/E(  
     cY mgJBG  
    mqj]=Fq*  
    5.设计方案 }fO+b5U  
    G+7#!y Y  
    ~aPe?{yIUa  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 QL]e<2oPJ  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 *'w?j)}A9g  
    _=Z?5{7S >  
    *Xcqnu('  
     OEw#;l4 C  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ] M`%@ps  
     8+i=u" <  
    tn{YIp   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 gFpub_  
    • 用户必须输入所需的信息 .Ht;xq  
    - 入射场 hsB3zqotF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <*Nd%Ca  
    - 系统参数 w**~k]In  
    - 制造条件 | |"W=E  
    +Tt.5>N  
     HmiG%1+{A  
    tm&,u*6$W?  
    7.设计过程 @AtJO>w  
    qCkC 2Fy(  
    BItH0r7  
    /q,vQ[ R/  
    A!cY!aQ  
    av&~A+b .r  
    Nj;5iy  
    设计和优化过程由两步完成： 5Q;Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 c=,HLHpFO(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 }W)b  
     x(n|zp ("  
    8.系统模拟 % n RgHN>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 FI,K 0sO/|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e%s1D  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 _h+7 KK  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 WeJ=]7T'L  
    \o*w#e[M  
     QJ&]4*>a  
    vHZq z<  
    9. 初始几何光学设计的结果 x<h|$$4S  
    b(oe^jeGz  
    -Uan.#~S  
    $DXO7;#  
    2vTO>*t  
    感兴趣的优化函数 in K]+H]{  
    • 效率满足（>95%） 6f2?)jOW^N  
    • 信噪比不满足（<30db） Qs '_\|/-  
    • 杂散光不满足（>5% B(WmJ6e  
     yAAV,?:o[  
    4E2#krE%  
    =+LIGHIt  
    Llkh kq_  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ^k*%`iQ  
           |}L=e.  
    OK)>QGl  
    g$ HL::  
     i=L 86Ks  
    tm/=Oc1p  
    感兴趣的优化函数 8 :WN@  
    • 效率满足（>95%） )RN3Oz@H  
    • 信噪比满足（<30db） 4[i 3ckFT,  
    • 杂散光满足（<5%） Qo :vAv  
    v4Wq0>o  
    11.总结 #]dq^B~~  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ber&!9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sj4\lpZ3h  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 fP:]s@$  
    • 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。 pV(k6h  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 j85B{Mab&  
     
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