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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 |UlScUI,  
     Ql\GL"  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 FijzO  
    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。 _Y~+ #Vc  
    t;4{l`dk  
    2．模拟任务 3ea6g5kX  
    |5FyfDaFBX  
    /Wj9Stj5  
    DOE： TI*uNS;-  
    相位型衍射 9wI1/>  
    光束整形器 )?_c7 R  
    直径：2mmx2mm `GSfA0?  
    形状：圆形 U,+=>ns>  
    相位级次：16     w>!KUT  
    (^6SF>'  
    R"82=">v  
    3.建模任务：入射光场 QzV:^!0J  
    Z&21gN  
    k|g~xmI;  
    高斯准直激光光束的光束参数 K(Cv9YQ  
    TSD7.t)^  
    • 波长：632.8nm fYH%vr)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm av5lgv)3  
    1YS{; y[o  
    e <IT2tv>u  
     hZyz5aZ)K  
    4.建模任务：期望输出光场 EmH2 Dbw  
    K\;b3  
    S(rA96n  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .=K@M"5&  
    3 D+dM0wM  
    • FWHM-直径：0.5mm <)"Mi}Q[)p  
    • 边缘宽度：50um fc&4e:Ve  
    • 效率：>95% rt."P20T  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $_<,bC1[  
    • 杂散光：<5% JA1(yt  
    ya|7hz{  
     ymzlRs1^Ct  
    y&SueU=  
    5.设计方案 *xt3mv/<z  
    y=q\1~]Z  
    1'}~;?_  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 \f%jN1z  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 zQD$+q5h  
    M3x%D)*  
    {HQ?  
     + e4o~ p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 CB6<Vng}C  
     qf+I2 kyS  
    gwT"o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 V~ZAs+(2Z  
    • 用户必须输入所需的信息 VBsS1!g  
    - 入射场 }}K4 4<]u  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） M"5,8Q`PkI  
    - 系统参数 Eiwo== M  
    - 制造条件 3C2L _ K3  
    llI`"a  
     rFdovfb   
    bf::bV?T  
    7.设计过程 rT5dv3^MW!  
    mZ*!$P:vy"  
    |WlWZ8]  
    nIKh<ws4z  
    [,$] %|6wt  
    l *.#g  
    :SziQQ  
    设计和优化过程由两步完成： Ll%[}C?~]?  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E_7N^htv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RCo!sZP}  
     GuNzrKDr  
    8.系统模拟 \h?C G_|]  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g!cTG-bh>J  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @'s^  
    • 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。 ErHbc 2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jBarYg  
    eDgRYa9\  
     HTvA]-AuM  
    tLJ"] D1w  
    9. 初始几何光学设计的结果 >2,x#RQs  
    y2 yW91B,  
    O}"VK  
    YrL:!\p.  
    STL&ZO  
    感兴趣的优化函数 a9`E&Q}z  
    • 效率满足（>95%） 2 D>WIOX  
    • 信噪比不满足（<30db） ^ ,d!K2`  
    • 杂散光不满足（>5% VE6 V^6SL  
     V31<~&O~%  
    "VRcR  
    >PGW>W$  
    db'Jl^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 xJ:15eDC  
           ,dLh`t<\  
    K}L-$B*i  
    4%0eX]  
     u`O xY  
    2I* 7?`  
    感兴趣的优化函数 esIE i!d  
    • 效率满足（>95%） /ZUKt  
    • 信噪比满足（<30db） D4$;jz,,  
    • 杂散光满足（<5%） ! av B&Z  
    !-_0I:m  
    11.总结 5IE2&V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 $h"tg9L^)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ep>3%{V  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [I^>ji0V  
    • 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。 & gnE"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 R'`q0MoN1  
     
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