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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 1eb1Lvn  
     SH`"o  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 |fzo$Bq  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 *`l>1)B>  
    r_2  
    2．模拟任务 k)4|%  
    jN*A"m  
    Tzk8y 7$[  
    DOE： H=yD}!j  
    相位型衍射 @*2FG\c<  
    光束整形器 \8t g7Sdq  
    直径：2mmx2mm oW/&X5  
    形状：圆形 g#70Sg*d  
    相位级次：16     iK.MC%8?  
    4Y)3<=kDG  
    L)w& f  
    3.建模任务：入射光场 r/{VL3}F_e  
    A: @=?(lI3  
    -D(Ubk Pw  
    高斯准直激光光束的光束参数 `__CL )N|  
    I&(cdKY z  
    • 波长：632.8nm 2?}(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm iSsy_ |  
    *2>%>qu  
    y'zEaL&SI@  
     %{Ls$Y)  
    4.建模任务：期望输出光场 -)$)<k  
    I O6i  
    sJ0y3)PQ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9#3+k/A  
    }7C{:H2d  
    • FWHM-直径：0.5mm VKs$J)6  
    • 边缘宽度：50um /Fv1Z=:r  
    • 效率：>95% %3C,jg  
    • 信噪比（SNR）：>30dB p 3_Q  
    • 杂散光：<5% 5Y,e}+I>  
    |H@M-  
     o0<T|zgF5,  
    dj]sr!q+  
    5.设计方案 hrXN 38-  
    0dgR;Dl(  
    gbInSp`4  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 =a {Z7W  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 wLgRI$ _Dm  
    e EU :  
    A+ f{j  
     klx4Mvq+/@  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 N.&K"J  
     H?aB8=)  
    60p1.;' /a  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 yDyq. -Q  
    • 用户必须输入所需的信息 DvhK0L*Qr  
    - 入射场 :zZtZT!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~ib#x~Db  
    - 系统参数 0CDTj,eK  
    - 制造条件 zY#U]Is  
    Sqb#U{E  
     @lmke>  
    HSUr  
    7.设计过程 r1=Zoxc=w  
    Vl'=92t  
    Xpa;F$VI  
    Tok"-$`N  
    F`ihw[ Wn  
    ~ h:^Q  
    pa\]@;P1  
    设计和优化过程由两步完成： fx}R7GN2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Q!Op^4Jz  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Nh+$'6yT%  
     2.NzB7c*CM  
    8.系统模拟 9j,zaGD0  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 AG9U2x  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =-q)I[4#  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 p,4z;.s$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 D~%cf  
    W5x]bl#  
     l s_i)X  
    aI\VqOt]  
    9. 初始几何光学设计的结果 zO+nEsf^O  
    ]>AW  
    TQEZ<B$  
    6 =kd4'yV  
    Og&2,`Jb  
    感兴趣的优化函数 vx ,yz+yP  
    • 效率满足（>95%） uj]GBo=  
    • 信噪比不满足（<30db） X;0EgIqh3  
    • 杂散光不满足（>5% fDRQ(}  
     2GD%=rP2]  
    iFHVr'Og'  
    h?R-t*G?  
    J]~3{Mi  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ooD/QZUE  
           RM`8P5i]sF  
    I%(+tJ  
    epwXv|aSZ  
     =uvv|@Z  
    :N[2*.c[  
    感兴趣的优化函数 # I<G:)  
    • 效率满足（>95%） Zkz:h7GUG-  
    • 信噪比满足（<30db） (&x[>):6?  
    • 杂散光满足（<5%） .6tz ^4  
    :*8@Mj Z4  
    11.总结 `hfwZ*s  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 C qxP@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 SZ0Zi\W  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 `"bm Hs7  
    • 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。 bcZHFX  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "2;UXX-H  
     
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