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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 wk@(CKQzI,  
     iEJQ#5))0  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 hI>rtaY_  
    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。 esC\R4he  
    2XecP'+m  
    2．模拟任务 _1>(GK5[  
    0imqj7L  
    ~d#;r5>  
    DOE： t\|K"  
    相位型衍射 W_f"Gk  
    光束整形器 :zn ?<(sQ  
    直径：2mmx2mm "e7$q&R |  
    形状：圆形 ttAVB{kdo  
    相位级次：16     OCOO02Wq1  
    L9unhx  
    n%MYX'0  
    3.建模任务：入射光场 3Ld ;zW  
    YL&b9e4  
    _G}CD|Kx  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,TfI  
    Y4 ~wNs6  
    • 波长：632.8nm yY@ s(:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ,d [b"]Zy  
    Y5A~iGp8E  
    sh)) [V"8  
     )r6SGlE[Y  
    4.建模任务：期望输出光场 xO9]yULgu  
    D-+)M8bt  
    D'sboOY  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: v YmtpKNj%  
    1~xn[acy  
    • FWHM-直径：0.5mm m|cWX"#g  
    • 边缘宽度：50um .jGsO0  
    • 效率：>95% hZ\W ?r  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L};;o+5uJD  
    • 杂散光：<5% .L(j@I t  
    #+ lq7HJ1  
     <1 1Tqb  
    ,, H$>r_;  
    5.设计方案 T~~$=vP9  
    6_ &6'Vq  
    k\thEEVP0*  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Xx<&6 4W  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 4ysdna\+  
    F6GZZKj  
    uSQ>oi]  
     a$! {Tob2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 QVRokI`BF  
     Ccd7|L1  
    "KI,3g _V  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ://# %SE  
    • 用户必须输入所需的信息 ESf7b `tS  
    - 入射场 .]ZuG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {7~ $$AR(  
    - 系统参数 )!*M 71  
    - 制造条件 AoOG[to7  
    16> >4U:Y  
     ,vdP #:  
    3w:Z4]J  
    7.设计过程 tDLk ZCP  
    c+i`Zd.m<  
    llG#nDe  
    2:5gMt  
    +=H>s;B  
    GxDF7 z%&  
    ZO0]+Ko  
    设计和优化过程由两步完成： lnC Wu@{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <VxpMF  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 FR6I+@ oX~  
     k42ur)pb  
    8.系统模拟 ._8cJf.ae  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 dUtIAh-j  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Oi[9b  
    • 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。 @[kM1:G-F{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lgqL)^8A  
    [ EID27P  
     +e4<z%1  
    utl=O  
    9. 初始几何光学设计的结果 3XlnI:w =  
    yz$1qEII`q  
    U9[A(  
    yGG\[I;7  
    _xL&sy09t  
    感兴趣的优化函数 SF7b1jr  
    • 效率满足（>95%） zUtf&Ih  
    • 信噪比不满足（<30db） Yg,lJ!q  
    • 杂散光不满足（>5% ow$l!8  
     OmjT`,/  
    `0XbV A  
    ^W[`##,{Od  
    [,$mpJCI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 fQ_8{=<-&X  
           kDP^[V P+  
    @wgGnb)  
    YJvT p~  
     ` "":   
    s i.a]k/f  
    感兴趣的优化函数 `"mK\M  
    • 效率满足（>95%） a&aIkD  
    • 信噪比满足（<30db） 'L59\y8H  
    • 杂散光满足（<5%） {#M{~  
    rZQHB[^3  
    11.总结 )[X!/KR90  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 iwjl--)@K  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Wy>\KrA1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /D]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。 ?F!J@Xn5  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #I~dv{RX  
     
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