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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 hbRDM'  
     F4'g}y OLd  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 7OY<*ny  
    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。 wv0d"PKTS  
    /+2;".  
    2．模拟任务 y57]q#k  
    e=K2]Y Q{  
     +]Ca_`  
    DOE： L".Qf|b*  
    相位型衍射 PhBdm'  
    光束整形器 \pI)tnu6'U  
    直径：2mmx2mm v,t;!u,40  
    形状：圆形 y,&.<Yc  
    相位级次：16     _/;k ;$gDp  
    ~Wy&xs ZH  
    Ei!t#'*D<  
    3.建模任务：入射光场 +E8 \g  
    b]S4\BBT  
    s/[15  
    高斯准直激光光束的光束参数 mD }&X7  
    U 7mA~t2E  
    • 波长：632.8nm ]D|sQPi]F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +g36,!q  
    APxy %0Q  
    b;$ -s \%  
     K07SbL7g!p  
    4.建模任务：期望输出光场 gQy {OU  
    (ov=D7>t0  
    \+OP!`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,EPs>#d  
    (lv|-Phc.  
    • FWHM-直径：0.5mm b_ 88o-*/  
    • 边缘宽度：50um f:5(M@iO.  
    • 效率：>95% ^bpxhf x  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $<^4G  
    • 杂散光：<5%  _Y@'<S.  
    51.! S  
     e6s-;  
    i9}n\r0=c  
    5.设计方案 ?_9cFo59:  
    r1:S8RT;H5  
    ]9z{ 95  
    • 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）。 S3nA}1R  
    • 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）。 2%g)0[1  
    H?8uy_Sc  
    <rc3&qmd  
     #p~tkQ:'1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;;BQuG  
     d |Wpub  
    _QCspPT' c  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 vW6Pf^yJ  
    • 用户必须输入所需的信息 ?b, eZ+t  
    - 入射场 _5#f9,m1  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J'tc5Ip!}V  
    - 系统参数 reLYtv  
    - 制造条件 SF KW"cP  
    \>nPg5OT  
     cF_`m  
    J!%Yy\G  
    7.设计过程 ~Bn#A kL  
    1g{`1[.QO  
    k7)H %31;  
    D8slSX`6j  
    [>&Nhn0iY  
    $6atr-Pb  
    ga^O]yK  
    设计和优化过程由两步完成： YMLo~j4J  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |{cdXbr  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 VcIsAK".4[  
     YnuC<y &p  
    8.系统模拟 3WS`,}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Fgxh?Wd9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 P (jlWr$$  
    • 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。 j2deb`GD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 zMt"ST.  
    No<2+E!  
     LslQZ]3MY  
    %l[Cm4  
    9. 初始几何光学设计的结果 @no]*?Gpa  
    *aS|4M-  
    zC!]bWsD  
     a)PBC{I  
    nVw]0Yl  
    感兴趣的优化函数 Wra*lQb/B  
    • 效率满足（>95%） 6Z ~>d;&9  
    • 信噪比不满足（<30db） r ^_8y8&l  
    • 杂散光不满足（>5% mJ<rzX  
     Hx2UDHF  
    < Up n~tH  
    u!oHP  
    ./jkY7 k  
    10. 后续IFTA优化后的结果 I/jMe'Kp  
           1%^U=[#2`  
    /#20`;~F)  
    LPb43  
     dP T)&  
    Q/\ <rG4  
    感兴趣的优化函数 E,shTh%&~  
    • 效率满足（>95%） hUSr1jlA  
    • 信噪比满足（<30db） >*,Zc  
    • 杂散光满足（<5%） I|m fr{  
    PkF B.  
    11.总结 VhT4c+Zs  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 JMuUj_^}7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 I"#jSazk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ag }hyIl  
    • 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。 ppN96-]^0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ?T7`E q  
     
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