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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 3Kuu9< 0  
     q-gp;Fm  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 C#{s[l\]  
    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。 ;D.a |(Q  
    h6J0b_3h4  
    2．模拟任务 ~2u~}v5m7  
    D=Ia$O0.  
    <%w)EQf4m  
    DOE： uc;1{[5`1q  
    相位型衍射 r+%:rFeX  
    光束整形器 K8`Jl=}z%&  
    直径：2mmx2mm c6/+Ye =h  
    形状：圆形 +e VWTRG  
    相位级次：16     qQK0s*^W  
    7|Z=#3INw  
    7^1yZ1(  
    3.建模任务：入射光场 4@ EY+p  
    kS_oj  
    ffyDi1Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 U9^o"vT  
    qJV2x.!  
    • 波长：632.8nm t8SvU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm {l/j?1Dxq  
    rXl ~D!  
    ueI1O/Mi  
     PP/EZ^]b  
    4.建模任务：期望输出光场 +9mE1$C  
    =AEl:SY+  
    >f)/z$ qn  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {Yq"%n'0  
    Cka&b  
    • FWHM-直径：0.5mm MR4e.+#E  
    • 边缘宽度：50um 2XoFmV),F  
    • 效率：>95% : L}Fm2^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }E[u" @}  
    • 杂散光：<5% U~9Y9qzy,  
    wxC&KrRF  
     ^G :}%4  
    kp F")0qr  
    5.设计方案 $glt%a  
    DJ&ni`  
    5Bwr\]%$P  
    • 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）。 hG1\  
    • 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）。 GM]" $  
    w5/`_m!  
    u7PtGN0r%  
     bcx,K b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 </xz V<Pi  
     ]oOSL=~c  
    )y~FeKh  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 RLy2d'DS  
    • 用户必须输入所需的信息 "&$ [@c  
    - 入射场 <jt_<p +  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9E`WZo^.  
    - 系统参数 ^a>3U l{  
    - 制造条件 ~rnbuIh  
    qKt*<KGeY  
     qg7qTF&   
     +\Hh|Uz5  
    7.设计过程 ojmF:hR"  
    j 3/ I =  
    tW^oa  
    @=i- *U  
    I, 7~D!4G  
    &^q!,7.J  
    \,n|V3#G  
    设计和优化过程由两步完成： /z=xEnU#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  w^Mj[v#  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Gy;>.:n  
     &*Sgyk o`  
    8.系统模拟 9+irf^D`O  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 kdgU1T@y.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 VL =19[  
    • 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。 ]VKM3[   
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 7d m:L'0  
    XY_hTHJ  
     Q>ZxJ!B<k  
    kv!QO^;^Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 @Sr{6g*I  
    ?&gqGU}  
    ^uWPbW&/q  
    kT@m*Etr{  
    y 4 wV]1  
    感兴趣的优化函数 hSN{jl{L`  
    • 效率满足（>95%） $a@T:zfe  
    • 信噪比不满足（<30db） K'6NW:zp~  
    • 杂散光不满足（>5% JJQS7,vG  
     $yn7XonS  
    qsT@aSIo9  
    S^8C\ E  
    u# TNW.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A,'F`au  
           .S_7R/2(?  
    +!~"o oQZh  
    Tqf:G4!  
     wB(X(nr  
    < NRnE8:  
    感兴趣的优化函数 `iQ])C^d  
    • 效率满足（>95%） {py"Ob_  
    • 信噪比满足（<30db） g7UZtpLTm  
    • 杂散光满足（<5%） UR|Au'iu  
    BNw};.lO  
    11.总结 u\y$<  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mG*ER^Y@D  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 w-j^jU><3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )ep1`n-  
    • 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。 R<<U(.E  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 mx!EuF$I  
     
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