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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 0'HQ=pP  
     8{i O#C  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 qX*xQA|ak,  
    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。 ;{aGEOP'U  
    Af\  
    2．模拟任务 C5~n^I|  
    :w -:B^VB  
    4i PVpro  
    DOE： E#\Oe_eq~N  
    相位型衍射 b8_F2  
    光束整形器 yVgC1-8i*  
    直径：2mmx2mm fZj,Q#}D  
    形状：圆形 yIcTc  
    相位级次：16     xr{Ym99E$  
    $C sE[+k1  
    O5aXa_A_u  
    3.建模任务：入射光场 NYr)=&)Ke.  
    KzP{bK5/  
    i!RfUod  
    高斯准直激光光束的光束参数 7FJ4;HLQ  
    }W'4(V;:  
    • 波长：632.8nm Xl<iR]lda  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4g"%?xN  
    YrJUs]A  
    "V(P)_  
     .>eRX%  
    4.建模任务：期望输出光场 "p*'HQ  
    p_g`f9q6D  
    BvsSrse  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1*yxSU@uY  
    ccrWk*tr  
    • FWHM-直径：0.5mm +]nIr'V  
    • 边缘宽度：50um :-5[0Mx=  
    • 效率：>95% *g,ls(r\[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @lF?+/=$  
    • 杂散光：<5% j<P;:  
    vUVFW'-  
     p<=Lh47 =  
    ~1%*w*  
    5.设计方案 In^mE(8YO  
    $TmEVC^ 0  
    v@soS1V!  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 D>[Sib/@  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 O7Jux-E1C  
    2t9UJu4  
    w8w0:@0(  
     (0 H=f6N  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 mpug#i6q  
     E<Zf!!3  
    DPjs? M<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Zs />_w}  
    • 用户必须输入所需的信息  C3{hf  
    - 入射场 @k&6\1/U  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J<;io!  
    - 系统参数 &U7v=a  
    - 制造条件 I09 W=  
    Tj#S')s8  
     ~c35Y9-5  
    v*?8:>:}  
    7.设计过程 le\-h'D  
    S(Afo`  
    D,}bTwRb-  
    wn5OgXxG<  
    U-9Aq  
    NgDhdOB  
    ywAvqT,  
    设计和优化过程由两步完成： \jwG*a  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 hK3-j;eg  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]]PNYa  
     7.hBc;%2u  
    8.系统模拟 SYY x>1;8`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 'z;(Y*jb  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 A7Ql%$v7^  
    • 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。 |@u2/U9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 o>r P\  
    /AD&z?My+E  
     y>y2,x+[  
    ?.SGn[  
    9. 初始几何光学设计的结果 #{}?=/nJ~-  
    K<e #y!  
    v1,#7s AW'  
    ]&%KU)i?  
    ,2fi`9=\  
    感兴趣的优化函数 HLW_Y|QaFo  
    • 效率满足（>95%） KSPa2>lz?  
    • 信噪比不满足（<30db） ._G ,uP$  
    • 杂散光不满足（>5% 09-8Xzz  
     ~a ([e\~  
    ,%TBW,>  
    +c))fPuV  
    z< L2W",  
    10. 后续IFTA优化后的结果 U3{<+vSR`  
           yjjq&Cn  
    JD$g%hcVZa  
    1%+-}yo<  
     7#R)+  
    ']1n?K=A  
    感兴趣的优化函数 P\j\p =  
    • 效率满足（>95%） XPX?+W=mv  
    • 信噪比满足（<30db） ['IH*gi  
    • 杂散光满足（<5%） y(J~:"}7)  
    Fa%1] R  
    11.总结 ^v; )6a2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Kyh>O)"G^%  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 dipfsH]p  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 OT 0c5x  
    • 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。 Zk=,`sBC  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4aS}b3=n  
     
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