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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 z`qb>Y"xf3  
     /Rf,Rjs  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 zv7)JH7EV&  
    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。 \#h{bnx  
    mm9uhlV8  
    2．模拟任务 s{Og3qUy  
    csd9[=HW/Q  
    iT;Ld $!{f  
    DOE： pO/vD~C>  
    相位型衍射 5DpvMhc_  
    光束整形器 p,V%wGM  
    直径：2mmx2mm ih|;H:"^  
    形状：圆形 R XCjYzt  
    相位级次：16     3ey.r%n  
    e-Oz`qW~  
    }rvX}   
    3.建模任务：入射光场 W ]$/qyc&J  
    qSDn0^y  
    S"VO@)d  
    高斯准直激光光束的光束参数 **\?-*c=U  
    8(Q|[  
    • 波长：632.8nm m*L5xxc!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =van<l4b#n  
    B^!-%_q  
    ^AShy`o^X  
     ]h#QA;   
    4.建模任务：期望输出光场 .l hS  
    id588Y78  
    G!`PP  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 76o3Sge:  
    K_AdMXF9  
    • FWHM-直径：0.5mm $|g ;  
    • 边缘宽度：50um .EPv4[2%F8  
    • 效率：>95% v8WT?%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB g${JdxR:  
    • 杂散光：<5% ?yxQs=&-q~  
    hH9~.4+*`g  
     {+ Ibi{  
    M KX+'p\w  
    5.设计方案 t 9t '9  
    !g`I*ZE+e  
    73 4t  
    • 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）。 Y]_$+Si:NK  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 v`c;1?=,q  
    oB%_yy+  
    ?K;l 5$?%  
     2~ 4&4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6yBd9=3K  
     Y]*&\Ex"\  
    FW5v 1s=  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tot~\S  
    • 用户必须输入所需的信息 (c&%1bJ  
    - 入射场 J>k 6`gw  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &]Uo>Gb3!q  
    - 系统参数 s_}6#;  
    - 制造条件 BsA'r+ho?H  
    kh{3s:RQfC  
     6" <(M@  
    ]DU?N7J  
    7.设计过程 <[D>[  
    o ^ \+Ua  
    Q-!gO  
    +zd/<  
    qp)Wt6 k?  
    o$Ylqb#  
    )#8g<]q  
    设计和优化过程由两步完成： !yVY[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5~/EAK`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )[cuYH>  
     gwsIzYV  
    8.系统模拟 x;sc?5_`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 zfE8=d8U  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 j#2E Q  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 9gdK&/ulR  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w~'}uh  
    s*_fRf:  
     UPP"-`t  
    Q xA( *1  
    9. 初始几何光学设计的结果 (hdu+^Qj=  
    ~b m'i%$k  
    oPF]]Imu  
    jDqG9]  
    ,~&HL7 v  
    感兴趣的优化函数 tk*-Cx?_  
    • 效率满足（>95%） i\l}M]Z#  
    • 信噪比不满足（<30db） $Hj;i/zD  
    • 杂散光不满足（>5% $2}#):`  
     UKZ )Boo  
    tK .1 *  
    M2w'cdHk  
    In?#?:Q@&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Z]R#F0"U  
           Q K#wsw  
    v*qbzW`  
    uSRhIKy  
     :{ZwzJ  
     .gmS1ju  
    感兴趣的优化函数 R3U|{vgl  
    • 效率满足（>95%） NN=^4Xpc:  
    • 信噪比满足（<30db） nDX Em6|e  
    • 杂散光满足（<5%） TwI s _r:  
    YI;iG[T,&  
    11.总结 TEY~E*=}$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }zf!mlk  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~gW^9nWYU  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kyvl>I0q@  
    • 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。 fglfnx0{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 K)! ^NT  
     
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