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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 clL2k8VS  
     YW_Q\|p]M  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 @` 1Ds  
    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。 -EkWs/'h  
    <SgM@0m  
    2．模拟任务 ktFhc3);!  
    #Ssx!+q?  
    T|7}EAR=b  
    DOE： %_RQx2  
    相位型衍射 Lvq>v0|  
    光束整形器 s;S?;(QI  
    直径：2mmx2mm T arIPp  
    形状：圆形 }L+L"l&  
    相位级次：16     aWWU4xe  
    T92UeG  
    #LL?IRH9^  
    3.建模任务：入射光场 Mc09ES  
    %l}D.ml  
    g X ]-\  
    高斯准直激光光束的光束参数 wsIW |@  
    aT)BR?OYSJ  
    • 波长：632.8nm 4'`{H@]tb  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm vY  }A  
    bx{$Y_L+p  
    p?7v$ev_  
     Y^8C)p9r  
    4.建模任务：期望输出光场 VY;{/.Sa  
    =BSzsH7  
    -@yh> 8v  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Pe3@d|-,MU  
    75"f2;  
    • FWHM-直径：0.5mm wQP^WzNE  
    • 边缘宽度：50um Oiz ,w7LRh  
    • 效率：>95% )0"wB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB wRcAX%n&  
    • 杂散光：<5% WN?O'E=2  
    ?s\:hNNY  
     s2'yY(u/  
    T>}5:,N~  
    5.设计方案 -(bXSBs#  
    < Z{HX[y  
    \`oT#|0  
    • 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）。 QDs^Ije  
    • 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）。 kzn5M&f>  
    HJXT9;w  
     x }\64  
     %W%9j#!aN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <tF9V Jq  
     lE;Ewg  
    {QcLu"?c  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s }UjGFP  
    • 用户必须输入所需的信息 "!Uqcay-  
    - 入射场 E*.{=W }C  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p7veQ`yNc  
    - 系统参数 K/tRe/t }  
    - 制造条件 4}_j`d/8|  
    1rv)&tKs  
     rai3<_W<  
    !>{G,\^=pT  
    7.设计过程 rR9|6l 3  
    ??PC k1X  
    %\D)u8}  
    ,sA[)wP{  
    f!oT65Vmi  
    =Z P%mW&;}  
    Ge-CY  
    设计和优化过程由两步完成： yaah*1ip[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 tZ} v%3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0vEoGgY0*:  
     tw^,G(  
    8.系统模拟 U]^HjfX\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |B'9\OkP[=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 X%Z{K-  
    • 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。 zm]aU`j  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jGXO\:s O  
    |zQ4u  
     :"=ez<t  
    4]h =yc R  
    9. 初始几何光学设计的结果 )2V:  
    M)eO6oX|  
    ~%^ tB  
    ?&|5=>u2}$  
    +?u~APjNN  
    感兴趣的优化函数 DB-l$rj  
    • 效率满足（>95%） AvdXEY(-  
    • 信噪比不满足（<30db） plb!.g  
    • 杂散光不满足（>5% Y' %^NP}o  
     o_@4Sl8  
    Gnfd;. (.  
    :uWw8`  
    * mOo@+89  
    10. 后续IFTA优化后的结果 D}dn.$  
           4a'N>eDR  
    FN\E*@>X=  
    7B!x T2{T  
     BFL`!^  
    t?}zdI(4  
    感兴趣的优化函数 ]z l [H7  
    • 效率满足（>95%） B$b +Ymu  
    • 信噪比满足（<30db） AtdlZ  
    • 杂散光满足（<5%） k p<OJy  
    2 $?C7(kW  
    11.总结 a^`rtvT  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 J3n-`k8  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 t.laO. 3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?Lyxw]  
    • 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。 ``ou/Z  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B[V+ND'(  
     
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