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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 wQ9fPOm  
     k5GJrK+  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 I[v~nY~l`  
    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。 cU=EXyP%  
    ,tOc+3Qz$  
    2．模拟任务 6q^.Pg-Y  
    QEq>zuz5;  
    qVJC O-K|  
    DOE： e p\a  
    相位型衍射 :U#4H;kk~j  
    光束整形器 knu>{a}  
    直径：2mmx2mm q^kOyA.  
    形状：圆形 -B#>Jn#F  
    相位级次：16     +P 9h%/Yk  
    *ps")?tlC  
    Y !nE65  
    3.建模任务：入射光场 Sc$]ar]S  
    W6uz G  
    Y-:{a1/RKo  
    高斯准直激光光束的光束参数 X9n},}bJ"  
    ^<'=]?xr  
    • 波长：632.8nm k7Xa|&fQP<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm O LxiY r  
    0N*~"j;r#M  
    62%=%XD  
     /=ro$@  
    4.建模任务：期望输出光场 9mH/xP:y  
    }Z}4_/E  
    rQPV@J]:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: XQL]I$?  
    elm]e2)F  
    • FWHM-直径：0.5mm BDT1qiC  
    • 边缘宽度：50um V@Fj!/  
    • 效率：>95% Q+'QJ7fw'|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6N'v`p8  
    • 杂散光：<5% q~:k[@`.  
    ,XNz.+Ov  
     ^iaG>rvA  
    r5N.Qt8  
    5.设计方案 u >o2lvy8  
    t#6@~49  
    3]1uDgfr  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 F%pYnHr<  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 n[pW^&7x  
    aI:G(C?jm  
    \sZ!F&a~  
     U#W9]il$  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Ks@  
     z<c@<M=Q*  
    _+hf.[""  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 y0D="2)  
    • 用户必须输入所需的信息 \vvV=iw  
    - 入射场 m#a0HH  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1FiFP5  
    - 系统参数 2pEr s|r  
    - 制造条件 o3~ecJ?k  
    L^zF@n^5A  
     h}o7/p  
    B&E qd  
    7.设计过程 ]N+(SU  
    E/</  
    *u4h+P  
    =)GhrWeVi4  
    ], HF) 21  
    ~]_g q;bG  
    G 'sEbw'[  
    设计和优化过程由两步完成： W7QcDR y6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 - W5ml @  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rmOcA  
     S0 AaJty  
    8.系统模拟 \,i?WgWv  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 l |c#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 E6  2{sA^  
    • 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。 ,Mp/Y>f  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 11s*C #  
    D/1f> sl  
     ,s*-2Sz  
    s6|Ev IVM  
    9. 初始几何光学设计的结果 Rs<li\GS  
    INFbj8T  
    spE(s%dgL  
    V]V~q ]  
    i,DnXgmz@  
    感兴趣的优化函数 +p:#$R)MW  
    • 效率满足（>95%） T(E$0a)#  
    • 信噪比不满足（<30db） G:HPd.ay  
    • 杂散光不满足（>5% 478gl o  
     #&A)%Qbg  
    Bg?f}nu7  
    j~d<n_   
    Vu3;U  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kDAPT_Gid  
           nS8oSs_  
    )c:i 'L  
    Ov$_Phm:  
     #@QZ  
    38 Q>x  
    感兴趣的优化函数 ,,hW|CmN30  
    • 效率满足（>95%） &> Myf@  
    • 信噪比满足（<30db） FOAy'76p  
    • 杂散光满足（<5%） SL9]$MmJn  
    #Ont1>T,G  
    11.总结 o/grM+_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 dvWQ?1l_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 @pcmVsIp  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 'gDhi!h%  
    • 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。 lLq:(zMH  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =.Tc l"O[  
     
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