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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 &7T0nB/)  
     t</rvAH E  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Q}W6?XDu  
    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。 x'; 6  
    oGly|L>  
    2．模拟任务 95aa  
    T%KZV/  
    Us M|OH5k  
    DOE： tk<dp7y7  
    相位型衍射 KB7CO:  
    光束整形器 7s,IT8ii  
    直径：2mmx2mm &m`1lxT  
    形状：圆形 Gk8"fs  
    相位级次：16     5P -IZ8~$  
    ]o_Z3xXUa  
    R(=Lhz6R4  
    3.建模任务：入射光场 v@LK3S/!3  
    EkEM|<GNd  
    5l2Ph4(  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]/HSlT=  
    AR]y p{NS  
    • 波长：632.8nm RhnSQe  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm  ^P~%^?(  
    y;yXOE_  
    &'N{v@Oi)  
     8}\VlH]  
    4.建模任务：期望输出光场 0MF[e3)a  
    ['sj'3cW-  
    26yv w  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _$NFeqLww  
    n(/(F `  
    • FWHM-直径：0.5mm $s4rG=q  
    • 边缘宽度：50um o  <0f  
    • 效率：>95% 92WvD  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 3)T'&HKQ  
    • 杂散光：<5%  3p"VmO  
    CK 3]]{  
      VD;Ot<%  
    nY'0*:'u  
    5.设计方案 b>hNkVI  
    -f#0$Z/0  
    x:88E78  
    • 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）。 ~_QZiuq&  
    • 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）。 M3odyO(  
    'LpJ:Th  
    ~jH@3\ ?-  
     '~VKH}b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 84DneSpHsp  
     F.HD;C-;(  
    ?!U=S=8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xM8}Xo  
    • 用户必须输入所需的信息 ';hU&D;s  
    - 入射场 JC(rSs*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） X,IjM&o"Y  
    - 系统参数 68Vn]mr#  
    - 制造条件 -/ ; y*mP  
    C$vKRg\o  
     -X'HZ\)  
    M")JbuI  
    7.设计过程 ,3.E]_3 xX  
    TUIj-HSe  
    K19/M1~  
    3xxQL,FV  
    ^ ~:f02[D  
    ;gY W!rM  
    C<?}?hhb  
    设计和优化过程由两步完成： =${]j  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =<e|<EwSZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -$f~V\M  
     1"?KQU  
    8.系统模拟 @*]l.F   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [mn@/qf  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vp? 87h  
    • 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。 nT..+ J)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 :tp2@*] 9Z  
    NeAkJG=<  
     _G|hKk^,  
    +>/ariRr  
    9. 初始几何光学设计的结果 %'a%ynFs  
    8W#/=Xh?  
    CL.JalR`b  
    K*&M:u6E  
    QO0}-wZR  
    感兴趣的优化函数 5ppOG_  
    • 效率满足（>95%） f.JZ[+  
    • 信噪比不满足（<30db） Zk4Hs%n  
    • 杂散光不满足（>5% %@#+Xpa+  
      n0F.Um  
    &lbxmUeU  
    !O6e,l  
    26PUO$&b.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 'bJ!~ML&  
           g6{.C7m  
    [bk2RaX:i  
    bO 2>ced  
     fftFNHP  
    M.$Li#So,  
    感兴趣的优化函数 &E0L7?l  
    • 效率满足（>95%） g}"`@H(9r3  
    • 信噪比满足（<30db） %KHO}gad1  
    • 杂散光满足（<5%） +PgUbr[p  
    0D/u`-  
    11.总结 B4yU}v  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Oo |*q+{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Hy ^E m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 NAjY,)>'K  
    • 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。 (DJLq  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 mR@|]T  
     
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