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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 {Ji[d.cY  
     Ddu$49{S:  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Q#vur o  
    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。 he!e~5<@y  
    V862(y  
    2．模拟任务 2'/ ip@  
    _p90Zm-3X  
    g#H#i~E^  
    DOE： nGg>lRL  
    相位型衍射 pfZxG.l  
    光束整形器 3ldOOQW%  
    直径：2mmx2mm 4sG^ bZ,  
    形状：圆形 @90)  
    相位级次：16     ]ErAa"?  
    2"2b\b}my  
    5Rc 5/m  
    3.建模任务：入射光场 xro  
    TMq\}k-I5  
    P,*R@N  
    高斯准直激光光束的光束参数 kELV]iWb  
    7kj#3(e  
    • 波长：632.8nm wG -X833\(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm " Z#&A  
    &a7KdGP8V  
    sg2T)^*V  
     {E>kFeg  
    4.建模任务：期望输出光场 _,~/KJp  
    )5p0fw  
    c7sW:Yzil  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gzi~ BJ  
    02bv0  
    • FWHM-直径：0.5mm $+ lc;N  
    • 边缘宽度：50um qd(`~a  
    • 效率：>95% vJK0>":G  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Xul<,U~w6  
    • 杂散光：<5% @ VVBl I  
    :+en8^r%  
     ~-|K5  
    wzF/`z&0?6  
    5.设计方案 / bfLox  
    t13wQ t  
    -Y;(yTtz  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 jsH7EhF{'  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 DzH1q r  
    w {6kU   
    S9U`-\L0  
     j<e`8ex?  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1 1O^)_|c  
     %Q]m6ciAM  
    5Z1b9.;.,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wxN'Lv=R  
    • 用户必须输入所需的信息 [|E 93g  
    - 入射场 w}X<]u  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A^*0{F?,)  
    - 系统参数 ms`R ^6Ra  
    - 制造条件 #]cO] I  
    8<{)|GoqB  
     ~*ST fyFw  
    r3{Cuz  
    7.设计过程 tg.[.v Ks  
    {OH "d  
    T}M!A|   
    fH}#.vy  
    LJ\uRfs  
    9jBP|I{xI  
    W&T -E,  
    设计和优化过程由两步完成： PqKbG<}Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 f#FAi3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >kU$bh.(  
     :6:;Z qn  
    8.系统模拟 7A<X!a  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {mr!E  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3"!h+dXw  
    • 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。 `O/1aW1  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #{-B`FAQ  
    ckykRqk}  
     bbddbRj;  
    @Fvp~]jCb  
    9. 初始几何光学设计的结果 r01Z 0>  
    1wAD_PI|BH  
    ?d&l_Pa0e  
    Qu"zzb"k  
    | KY6IGcqV  
    感兴趣的优化函数 lC|`DG-B  
    • 效率满足（>95%） P'l'[Kz{'  
    • 信噪比不满足（<30db） O*jTrZ(k  
    • 杂散光不满足（>5% }$ C;ccWL  
     %k3A`ClW  
    /u?ZwoTzY  
    w=JO$7  
    ,yf2kU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z{$2bV  
           V7DMn@Ckw  
    ,58XLu  
    2PZ#w(An&  
      r`-=<@[  
    .=G ?Zd  
    感兴趣的优化函数 X/Sp!W-H  
    • 效率满足（>95%） Mj!\EUn  
    • 信噪比满足（<30db） #w]UP#^io  
    • 杂散光满足（<5%） i=3~ h Zl  
    S@4p.NMU  
    11.总结 ^-nL!>FYY  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -,:^dxE'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _"l2UDx  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 l;7T.2J'Z  
    • 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。 @qUgp*+{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 9 t8NK{  
     
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