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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 $17 v,  
     >`?+FDOJ,  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 vua1iN1  
    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。 ^_S-s\DW  
    f+aS2k(e>  
    2．模拟任务 ~v(M6dz~vk  
    vQTQS[R=z  
    KYmWfM3^  
    DOE： I;.! hV>E  
    相位型衍射 (T#(A4:6S  
    光束整形器 z'} =A  
    直径：2mmx2mm (VXx G/E3  
    形状：圆形 %)hIpxOrX  
    相位级次：16     a(43]d&  
    )"c]FI[}  
    c>WpOZ,  
    3.建模任务：入射光场 GgpQ]rw  
    )bCG]OM7<  
    JU=\]E@8c  
    高斯准直激光光束的光束参数 zTBi{KrZ  
    {Fp`l\,  
    • 波长：632.8nm Vh.;p.!e  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;$tv8%_L[  
    !%RJC,X  
    d,J<SG&L&  
     $7gB&T.x  
    4.建模任务：期望输出光场 ,ORG"]_F  
    >]XaUQ-  
    7MuK/q.  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: vPl6Das r  
    eYD9#y  
    • FWHM-直径：0.5mm G_,t\  
    • 边缘宽度：50um j zmSFKg*  
    • 效率：>95% ?Str*XA;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M\?uDC9  
    • 杂散光：<5% Sv ~1XL W  
    \l=KWa3Q  
     &DbGyV8d"|  
    [cTRz*\s  
    5.设计方案 cxP9n8CuT  
    leb^,1/D6  
    d0}%%T  
    • 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）。 C@UJOB  
    • 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）。 hDD~,/yVxs  
    |!xfIR>=F  
    H6PXx  
     i^s`6:rNu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 S`2mtg  
     vA "`0  
    w[,?- Xm  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :9x084ESR)  
    • 用户必须输入所需的信息 FG;<`4mY  
    - 入射场 .y;\puNq  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e0|_Z])D  
    - 系统参数 k qY3r &  
    - 制造条件 2*-ENW2  
    -|k&L}\OB0  
     ~*PK080N}  
    '!yS72{$2  
    7.设计过程 Ah"'hFY  
    GEe 0@q#YA  
    7i+!^Qj?y  
    m>abK@5na  
    0x>/6 <<  
    b5n]Gp  
    68J 9T^84  
    设计和优化过程由两步完成： 35%[D Ukb  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 x#:BE  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 z*dQIC  
     {#w A !>.  
    8.系统模拟 q2S!m6!  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [B"dH-r7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 j5,^9'  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 c9*1$~(v0I  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 4[LLnF--  
    !Ig|m+  
     ,N@Yk.  
    ~|r'2V*  
    9. 初始几何光学设计的结果 !y qa?\v9  
    j]!7BHC  
    9k=U0]!ch  
    n2xLgK=  
    (<bm4MPf  
    感兴趣的优化函数 |2 YubAIZ(  
    • 效率满足（>95%） F}6DB*  
    • 信噪比不满足（<30db） #hD}S~  
    • 杂散光不满足（>5% wQD0 vsD  
     Yo~LckFF  
    rP^TN^bd|  
    d}{LM!s  
    @pF fpHq?>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 PcHSm/d0e  
           {) :%Wn M9  
    %]a @A8o0  
    X$7Oo^1;  
     JQKC ;p  
    /~3N@J  
    感兴趣的优化函数 &v5G92  
    • 效率满足（>95%） v`#j  
    • 信噪比满足（<30db） "3{#d9Gs  
    • 杂散光满足（<5%） d5@X#3Hd  
    \)OZUch  
    11.总结 Q0zW ]a  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q^z=w![z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 fm(mO%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :]P~.PD5,  
    • 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。 Zg -]sp]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0bMoUy*q  
     
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