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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 Ihd{tmr<  
     cGSG}m@B`  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 FvJkb!5*e_  
    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。 +gyGA/5:d$  
    h:AB`E1  
    2．模拟任务  /M@[ 8  
    *=}\cw\A  
    <74r  
    DOE： b&*)C#7/T  
    相位型衍射 6zp]SPY  
    光束整形器 "$nff=]  
    直径：2mmx2mm :'4 ",  
    形状：圆形 +w2 `  
    相位级次：16     cX#U_U~d  
    =3Ohy,5L  
     \62!{  
    3.建模任务：入射光场 $!vK#8-&{  
    "?G?G'yK>  
    P#|}]oG%  
    高斯准直激光光束的光束参数 )&$mFwf  
    tH(g;flO)  
    • 波长：632.8nm ]P96-x  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm goOw.~dZ'  
    hvc3n> Y[}  
    KRM:h`+-.-  
     wzF%R {;  
    4.建模任务：期望输出光场 Ae;mU[MK/  
    I uC7Hx`z  
    -br): }f  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: @Hl+]arUh  
    1pz-jo,2'  
    • FWHM-直径：0.5mm & h\!#X0  
    • 边缘宽度：50um 2Z-QVwa*U  
    • 效率：>95% X4JSI%E  
    • 信噪比（SNR）：>30dB iB}*<~`.Eg  
    • 杂散光：<5% c5Hyja=  
    +*IRI/KUD  
     3 TRG] 5  
    9 /=+2SZ  
    5.设计方案 T0@$6&b%\z  
    D?G'1+RIT~  
    d+nxvh?I8  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 .;)V;!  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 BZ,{gy7g7X  
    :_h#A }8Xd  
    3a'#Z4Z-  
     {TvB3QOsj  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1/v#Z#3[  
     xKkXr-yb`f  
    F#~*j  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 w3&L 6|,  
    • 用户必须输入所需的信息 FzAzAl 5  
    - 入射场 =&)R2pLs*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） yG^pND>_df  
    - 系统参数 Hb[P|pPT  
    - 制造条件 S4pEBbV^n  
     Cg8   
     x2f=o|]D'  
    ?KWo1  
    7.设计过程 qYQ vjp  
    MS]Q\g}U  
    Q\}Ck+d` a  
    +i[vJRLxl~  
    a+j"8tHu$  
    dl(!{tZ#  
    0]zMb^wo  
    设计和优化过程由两步完成： ?XV3Y3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ornU8H`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @aP1[(m  
     >uYU_/y$2  
    8.系统模拟 0es\ j6c  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %/d1x  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,20l` :  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 f@k.4aS  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 r5y*SoD!  
    EMDYeXpV  
     W\<HUd  
    {w@9\LsU  
    9. 初始几何光学设计的结果 !3{;oU%*  
    av_ +M;G  
    MY^o0N  
    [ P,gEYk  
    VB`% u=  
    感兴趣的优化函数 csA-<}S5]b  
    • 效率满足（>95%） /&9R*xNST#  
    • 信噪比不满足（<30db） l&5Tft  
    • 杂散光不满足（>5% @<&u;8y-Cn  
     '2UQN7@d  
    ~[f`oC  
    zRgAmX/g  
    1vS-m x  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %j2$ ezud  
            n}- _fx  
    D G|v' #  
    qC5IV}9`  
     5#y_EpL"  
    =\mJ5v"hA  
    感兴趣的优化函数 $R+rB;=a!  
    • 效率满足（>95%） d%RH]j4  
    • 信噪比满足（<30db） 4$81ilBcL  
    • 杂散光满足（<5%） :i|]iXEI"  
    (g&@E(@]?  
    11.总结 Xtloyph  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 aMVq%{U  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 s< Fp17  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Xq<_r^  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 2.\"Q  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 R&$fWV;'  
     
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