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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 <1*.:CL"s  
     MLHCBRi  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;QXg*GNAv$  
    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。 z:f&k}(  
    l+"p$iZs  
    2．模拟任务 ^7aqe*|vm  
    q& -mbWBj  
    <PDCM8  
    DOE： :a;F3NJ  
    相位型衍射 +a.2\Qt2A  
    光束整形器 oLKliA=q  
    直径：2mmx2mm yO%^[c?  
    形状：圆形 3Jizv,?  
    相位级次：16     Wn@oG@}~  
    $J4\jIipL  
    7gf(5p5ZV  
    3.建模任务：入射光场 'fU#v`i  
    k37?NoT  
    _D{A`z  
    高斯准直激光光束的光束参数 dfdK%/' $(  
    wz`% ( \  
    • 波长：632.8nm 3oLF^^^g  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Hvk~BP' m  
    Eu(Qe ST\  
    $lT8M-yK\  
     )mm0PJF~q  
    4.建模任务：期望输出光场 Lf5zHUH  
    A)]&L`s  
    ]Wkgpfd56  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (_e[CqFu  
    JyE-c}I  
    • FWHM-直径：0.5mm ZcXAqep8'  
    • 边缘宽度：50um \HLo%]A@M  
    • 效率：>95% 0"OEOYs}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB C5dM`_3L  
    • 杂散光：<5% hE(R[hc  
    u:pOP  
     <WIIurp  
    &!/>B .  
    5.设计方案 #b[bgxm  
    tI{]&dev  
    eWAD;x?.  
    • 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）。 -z`%x@F<&L  
    • 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）。 1 7 KQ  
    {OPEW`F  
    ?3BcjD0  
     =_-u;w1D  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @h|qL-:!vG  
     /lC# !$9vz  
    *zPqXtw!j  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Zu|NF uFI  
    • 用户必须输入所需的信息 8C3oi&av/{  
    - 入射场 5m~9Vl-&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;"Gy5  
    - 系统参数 ~7ZZb*].(  
    - 制造条件 N0w?c 5>  
    HZ'rM5Kq  
     nDraX_sm=  
    j<(E %KN3  
    7.设计过程 =8 @DYz'  
    8HKv_vl  
    e& `"}^X;I  
    6m?<"y8]  
    !lfE7|\p  
    0`S{>G  
    "G@K(bnHn  
    设计和优化过程由两步完成： c0Ih$z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^~V2xCu!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _\\Al v.  
     MBt\"b#t  
    8.系统模拟 As46:<!2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 eX#.Zt]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ExtC\(X;  
    • 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。 Fqw4XR_`~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8B*(P>  
    GV0@We~  
     vgy.fP"@  
    D-{*3?x  
    9. 初始几何光学设计的结果 j#p;XI  
    m)L50ot:/  
    ZJ%NZAxy  
    2|bt"y-5r  
    < ?B3^z$  
    感兴趣的优化函数 ;'{7wr|9  
    • 效率满足（>95%） 5.VPK 338A  
    • 信噪比不满足（<30db） m'}`+#C%)  
    • 杂散光不满足（>5% 5?$MZaT  
     n8Qv8  
    3 zh:~w_  
    B$rhsK%  
    [E p'm  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /o4e n  
           gra6&&^"  
    `D%i`"~Lf&  
    129\H< m  
     K[iAN;QCe%  
    nV8'QDQ:Al  
    感兴趣的优化函数 d\>XfS  
    • 效率满足（>95%） R-m5(  
    • 信噪比满足（<30db） LujLC&S  
    • 杂散光满足（<5%） t4UK~ {gh  
    =7}1NeC`  
    11.总结 _{'[Uf/l  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0M;g&&mF  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hiVa\s  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %mss{p!d6  
    • 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。 @H`jDaB 9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 K*5gb^Ul  
     
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