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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 =qu(~]2(  
     h8{(KRa6  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 {tiKH=&J  
    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。 ,Nm$i"Lg  
    4aUiXyr*2  
    2．模拟任务 G~,:2 o3  
    vXE0%QE'Q  
    iE].&>w  
    DOE： b:W-l?  
    相位型衍射 xHA0gZf  
    光束整形器 6%Mt  
    直径：2mmx2mm mtAE  
    形状：圆形 /F)H\*  
    相位级次：16     j5$GFi\kB  
    E_T 2z4lw  
    YHXLv#8  
    3.建模任务：入射光场 hz:pbes  
    xc @Ss[  
    oUZoj2G1  
    高斯准直激光光束的光束参数 Vvp[P >  
    3FE(}G  
    • 波长：632.8nm (p#0)C  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4?\:{1X=  
    >l']H*&B<  
    };L ^w :  
     b97w^ah4gJ  
    4.建模任务：期望输出光场 (V:E2WR  
    S$,'Q^~K  
    $sHP\{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W~1~k{A  
    $'rG-g!f\  
    • FWHM-直径：0.5mm NPa\Cg[  
    • 边缘宽度：50um FS6`6M.K  
    • 效率：>95% $;N*cH~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^TY ;Zp  
    • 杂散光：<5% 'a6<ixgo0  
    \y`+B*\i  
     l7H qo)  
    \NZIEu)5?  
    5.设计方案 +ZMls [  
    G 2bDf-1ew  
    *iBTI+"]  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 )SF}2?7e  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 d\{>TdyF  
    ,l YE  
    Ysq'2  
     `]Fx.)C#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 EP'h@zdz  
     S{pXs&4O  
    58\&/lYW  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W&* f#E  
    • 用户必须输入所需的信息 g9D^)V  
    - 入射场 #6Fez`A  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _.IxRk)T  
    - 系统参数 o8/ ;;*  
    - 制造条件 f"7O  "6  
    >(uZtYM\j  
     L37Y+C//  
    A1'hlAGF  
    7.设计过程 |8> 3`w!  
    "k*PA\U  
    4#x5MM  
    QO;N9ZI  
    u H/w\v_I  
    drzL.@h|  
    \$0F-=w`8  
    设计和优化过程由两步完成： D]w!2k%V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mMsTyM-f  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Bj k]ZU0T  
     jK \T|vGJa  
    8.系统模拟 d \x7Zw>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @1*ohdHH  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 m'P1BLk  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 g?-lk5  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \fA{1  
    d>;&9;)H  
     u6>?AW1~  
    S*j6OwZ  
    9. 初始几何光学设计的结果 HGm 3+,  
    dJT]/g  
    ono4U.C9  
    =]:>"_jN  
    ;"(foY"L  
    感兴趣的优化函数 NR;1z  
    • 效率满足（>95%） ^Ge+~o?x  
    • 信噪比不满足（<30db） Q+g!V5'  
    • 杂散光不满足（>5% 6-?66g mT  
     me[DmiM,  
    ,%\o4Rc'o  
    fS~;>n%R  
    :_!8 WB  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /~x "wo  
           =-_B:d;  
    5:'hj$~|\1  
    R|wGU)KEc'  
     K|dso]b/  
    0eK*9S]  
    感兴趣的优化函数 %Gt .m  
    • 效率满足（>95%） z5)s/;Sc  
    • 信噪比满足（<30db） <.Nx[!'~&d  
    • 杂散光满足（<5%） \&H nKhI  
     -_`>j~  
    11.总结 0GJn_@hr  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ]T%rjsN  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 T49zcJf;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Iu$K i  
    • 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'z)  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 c%=IL M4  
     
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