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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 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 "T?hIX/p _  
     cc %m0p  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 \A ?B{*  
    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。 jH4'jB  
    SD=kpf;  
    2．模拟任务 2/coa+Qkv]  
    o;#9$j7QP!  
    }CoR$K   
    DOE： uv}?8$<\  
    相位型衍射 ,o\-'   
    光束整形器 ;@&mR <5j  
    直径：2mmx2mm Z WVN(U  
    形状：圆形 7H~J?_  
    相位级次：16     ]l~TI8gC  
    {imz1g;  
    82z\^a  
    3.建模任务：入射光场 @S%ogZz*m  
    rda/  
    x?*)  
    高斯准直激光光束的光束参数 >&mNC \PA  
    ?)# qBE ]  
    • 波长：632.8nm 2c Pd$j  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 1%R8q=_  
    Bj-80d,  
    @5i m*ubzM  
     L T.u<ThR}  
    4.建模任务：期望输出光场 C1V@\mRi  
    hS?pc<~`#  
    }#0i1]n$D  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #2XX[d%  
    Xqz\%&G  
    • FWHM-直径：0.5mm dE`a1H%  
    • 边缘宽度：50um Bc^%1  
    • 效率：>95% jIzkI)WC|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB b#17N2xkT  
    • 杂散光：<5% !b=jD;<  
    h.~:UR*   
     s.zfiJ  
    MHm=X8eg  
    5.设计方案 *i=+["A  
    0# )I :5  
    -$; h+9BO  
    • 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@r-OL   
    • 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）。 ;?*`WB  
    >E9:3&[F  
    ]z%X%wL  
     "L(4 EcO@  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 } ^}fx [  
     "\n,vNk  
    1&Fty'p  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ib3 u:  
    • 用户必须输入所需的信息 5 aT>8@$Z^  
    - 入射场 {DI`HB[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "<e<0::  
    - 系统参数 Ez= Q{g  
    - 制造条件 iPD5 KsAOA  
    9L"Z ~CUL  
     sy ]k  
    Q?Y\WD  
    7.设计过程 gG 9e.++:  
    pZYcCc>6&  
    ;x|E}XD  
    ;T9u$4 <  
    3k#?E]'  
    ~_!lx  
    qHGwD20 ~  
    设计和优化过程由两步完成： D.Q9fa&P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Rr9K1io$)  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 s!vvAD;\  
     dTE(+M- Gr  
    8.系统模拟 @scy v@5)F  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。  ]\qbe  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g}cb>'=={  
    • 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。 JTw< 4]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0`LR!X  
    8RA]h?$$J  
     8|Q=9mmWOh  
    n!Ic.T3PA  
    9. 初始几何光学设计的结果 L,(H(GeX  
    ~x!"(  
    #><P28m  
    I 3ZlKI  
    r I-A)b4  
    感兴趣的优化函数 V!|:rwG2  
    • 效率满足（>95%） pG|+\k/B  
    • 信噪比不满足（<30db） h^H~q<R[T  
    • 杂散光不满足（>5% 3:S>MFRn.3  
     2"'<Yk9  
     d*Wg>8|  
    &D/@H1fBe  
    FLb Q#c\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L"_l(<g  
           ( <Abw{BTm  
    +1te8P*  
    D~(f7~c%  
     -$x5[6bN  
    ".Z1CBM(  
    感兴趣的优化函数 bh[`uRC}  
    • 效率满足（>95%） F*0rpQ,*  
    • 信噪比满足（<30db） {mkD{2)KQ  
    • 杂散光满足（<5%） B@8M2Pl  
    w~3~:w$  
    11.总结 5>S<9A|Q  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !U 6 x_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *(?tf{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9On0om>  
    • 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。 &ody[k?'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "8NhrUX  
     
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