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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 :IV4]`  
     dE_BV=H{  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]2QZ47  
    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。 )J<Li!3  
    i pjl[  
    2．模拟任务 ^TVy :5Ag  
    SEr\ u#  
    jkQv cU  
    DOE： Au#(guvm  
    相位型衍射 jbpnCUzi  
    光束整形器 8II-'%S6q  
    直径：2mmx2mm DG O_fR5L  
    形状：圆形 g}{Rk>k  
    相位级次：16     ,(N&%  
    '1~mnmiP  
    8UwL%"?YB  
    3.建模任务：入射光场 :(} {uG  
    ]d_Id]Qa+  
    -kq=W_  
    高斯准直激光光束的光束参数 j,/OzVm9  
    tQ5gmj  
    • 波长：632.8nm OQ 5{#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?#ndMv!$  
    <'v?WV_  
    W!4GL>9m}A  
     +I/7eIG?|  
    4.建模任务：期望输出光场 Y gQ_P4B;  
    dZ9[wkn  
    ([_ls8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =4\|'V15  
    %LXk9K^]e  
    • FWHM-直径：0.5mm @Q !f^  
    • 边缘宽度：50um $EN A$  
    • 效率：>95% k <A>J-|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB McNj TD  
    • 杂散光：<5% LV0g *ng  
    mdypZ1f_  
     D4}WJMQ7s  
    &w*.S@  ;  
    5.设计方案 /e|`mu%  
    ;s3"j~5m)  
    1jh^-d5  
    • 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）。 nrUrMnlg  
    • 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）。 9TO  
    p"Oi83w;9  
    ]8htJ]<|Q  
     0jrcXN~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ',z'.t  
     isj<lnQ  
    Dgc[WsCEW  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 JZD27[b  
    • 用户必须输入所需的信息 $T^O38$  
    - 入射场 %~4R)bsJ'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +"?K00*(  
    - 系统参数 5G_*T  
    - 制造条件 -[~{c]/c  
    A*n'"+_  
     X@JDfn?A  
    rD%(*|Y"c  
    7.设计过程 NjdAfgA  
    x,2+9CCU  
    xHJ+!   
    ti`z:8n7  
    5ii`!y  
    :?RooJ~#  
    &Km?(%?  
    设计和优化过程由两步完成： PP[{ c  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 #| A @  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3+{hO@ O  
     >H ic tH  
    8.系统模拟 1#(,Bq4  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 YXg:cXE8e  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Mn7 y@/1  
    • 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。 s)375jCga  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *.Y! ZaK  
    w<J$12 "p+  
     W2%(a0p  
    OB6I8n XW  
    9. 初始几何光学设计的结果  3i?{E ^  
     _"%d9B  
    kkyn>Wxv  
    6%U1%;  
    I = qd\  
    感兴趣的优化函数 ZA1?'  
    • 效率满足（>95%） >`5iq.v  
    • 信噪比不满足（<30db） 9H1R0iWW  
    • 杂散光不满足（>5% 6[aCjW  
     n6O1\}YB  
    k:m~'r8z  
    6DaH+  
    @2CYv>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 mXz-#Go(  
           .#5<ZAh/?  
    qk~QcVg  
    +z>*m`}F  
     =H>rX 2k  
    K\IS"b3X  
    感兴趣的优化函数 lr+Kwve  
    • 效率满足（>95%） vFL3eu#  
    • 信噪比满足（<30db） E0ud<'3<  
    • 杂散光满足（<5%） udp&U+L  
    -R~;E[ {%  
    11.总结  YDi_Gl$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 a}M7"v9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 dI>)4()  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wCMsaW  
    • 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。 j:) (`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 wy&VClT  
     
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