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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 ?HV}mS[t  
     \Yd4gaY\o  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pp<E))&R  
    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。 s"q=2i  
    #,TELzUVE  
    2．模拟任务 Vu%n&uF  
    qIz}$%!A  
    7_KXD#  
    DOE： 7|Xe&o<n  
    相位型衍射 i@XB&;*c\  
    光束整形器 5?w.rcN[j  
    直径：2mmx2mm Zb"jB$58  
    形状：圆形 VNO'="U  
    相位级次：16     <1K7@Tu  
    <*_o0;h|  
    ^zg acn  
    3.建模任务：入射光场 cv]BV>=E  
    7k'gt/#up  
    GB =bG%Tb  
    高斯准直激光光束的光束参数 )nOE 8y/  
    w:Ra7ExP  
    • 波长：632.8nm AX;c}0g  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =DC 3a3&%  
    Kr]z]4.d@  
    eVx~n(m!}  
     \sITwPA[z  
    4.建模任务：期望输出光场 t0.;nv@A0  
    b)`pZiQP  
    ?2ItTrlB  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W+\?~L.  
    8ljuc5,J  
    • FWHM-直径：0.5mm \E77SO,$  
    • 边缘宽度：50um j;+["mi  
    • 效率：>95% z&F5mp@  
    • 信噪比（SNR）：>30dB X8Fzs!L`  
    • 杂散光：<5% 5{X*a  
    nA+F  
     $''UlWK  
    6OtVaT=}<O  
    5.设计方案 GyK(Vb"h6  
    CdL.?^  
    @$c!/  
    • 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）。 K{2h9 ]VF  
    • 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）。 #x)8f3I  
    Mg\TH./Y:  
    $UC{"0  
     $w/E9EJ)3A  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]-bQNYKX  
     En\Z#0,V  
    'yr{^Pek  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Du!._  
    • 用户必须输入所需的信息 (A4&k{C_  
    - 入射场 ZLrHZhP-+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2M&$Wuu.q  
    - 系统参数 Mq'IkSt'  
    - 制造条件 ]]PE#DDg  
    $DE&J4K  
     `ET& VV  
    #c:kCZt#  
    7.设计过程 ``4?a7!!  
    !i Jipe5  
    ^{[[Z.&R?  
    ~},W8\C>  
    7&|6KN}c  
    yWY|]Pp  
    kceyuD$3G  
    设计和优化过程由两步完成： s[X B#)H4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r6 }_H?j  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 6|#g+&[  
     U&W"Ea=R/  
    8.系统模拟 cmDT +$s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QNg\4%  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 T5e^J"   
    • 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。 YtYy zX5u7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ix*muVBj.  
    a g;dc  
     8,*3zVk-  
    6bL~6-h%)  
    9. 初始几何光学设计的结果 fRNP#pi0u  
    IaasHo\  
    ti2  
    =/}X$,@2  
    HeozJ^u\?  
    感兴趣的优化函数 mb{q(WEPP  
    • 效率满足（>95%） @GeHWv  
    • 信噪比不满足（<30db） <5IQc[3]aP  
    • 杂散光不满足（>5% Uk'U?9O  
     a+ GJVJ  
    {y-`QS  
    h<NRE0-  
    B*79qq  
    10. 后续IFTA优化后的结果  zy>}L #  
           "% Y u wMY  
    u)~s4tP4  
    vYnftJK&  
     WeVi] n  
    .NnGVxc5*  
    感兴趣的优化函数 rQj~[Y.c  
    • 效率满足（>95%） BIfi:7I;Q  
    • 信噪比满足（<30db） vgThK9{m;  
    • 杂散光满足（<5%） (>AFyh&3,X  
    &t3Jv{  
    11.总结 sfI N)jh  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ac\W\=QvB  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hQ';{5IKvC  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 } 0{B  
    • 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。 _tWE8 r,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }N,>A-P  
     
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