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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 A>f rf[fAW  
     _=9m [  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 hT% >)71  
    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。 Z6nQW53-  
    g77:92  
    2．模拟任务 l>6p')F!  
    ctPT=i60  
    g)}q3-<AK>  
    DOE： N"7BV  
    相位型衍射 M}`T-"qf  
    光束整形器 FzF#V=9lP  
    直径：2mmx2mm hb(H-`16  
    形状：圆形 lSy_cItF  
    相位级次：16     RSx{Gbd4X  
    /2cn`dR,  
    F jW%M;H  
    3.建模任务：入射光场 mln%Rd6u/  
    i&-g  
    RLO<5L  
    高斯准直激光光束的光束参数 a :CeI  
    6%V#_]  
    • 波长：632.8nm HP=5 a.  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm M 9 N'Hk=  
    Xif>ZL?aXb  
    (S_1C,  
     aqgm  
    4.建模任务：期望输出光场 {>3w"(f7o  
    ItE)h[86  
    ?[.g~DK,  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^[EXTBk@:  
    6&btAwvOHx  
    • FWHM-直径：0.5mm 8\bZ?n#dn  
    • 边缘宽度：50um XvZ5Q  
    • 效率：>95% @2eH;?uO  
    • 信噪比（SNR）：>30dB u&'&E   
    • 杂散光：<5% =%{E^z>1  
    LAGg(:3f3  
     Q) iN_|  
    n>YgL}YZ?  
    5.设计方案 6Z-[-0o+g  
    &D`$YUl@  
    } <q=Zq+  
    • 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）。 3 =_to7]  
    • 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）。 .p'\@@o5  
    R4XcWx*pQ  
    7H. HiyppW  
     E6xWo)`%5s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ^mZTki4  
      W|6.gN]  
    UO' X"`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +}C M2>M  
    • 用户必须输入所需的信息 wEEFpn_   
    - 入射场 nN(Q}bF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） J!:v`gb#@A  
    - 系统参数 *B+YG^Yu^  
    - 制造条件 {#l@9r%  
    gWy2E;"a  
     TZ:dY x  
    >H?~2O  
    7.设计过程 xKoNo^FF  
    ]2xoeNF/W{  
    BBsZPJ5  
    leEzfbb{'.  
    =e]Wt/AQ  
    "HbrYYRb'  
    0>0:ls  
    设计和优化过程由两步完成： W97 &[([  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nmrdqSV  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RH<C:!F^  
     Q$2^m(?;  
    8.系统模拟 _ 3>|1RB  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?Tk4Vt  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >V3pYRA   
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 I[I]C9D  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 k N$L8U8f  
    EB>rY  
     b"z9Dpv  
    #|{^k u  
    9. 初始几何光学设计的结果 0N3S@l#,\A  
    [u`9R<>c"U  
    p%*! ]JRS  
    q,eXH8 x  
    "zN]gz=OV>  
    感兴趣的优化函数 h2edA#bub  
    • 效率满足（>95%） PRF^<%mkI  
    • 信噪比不满足（<30db） &MF%zJ6  
    • 杂散光不满足（>5% g/m%A2M&aH  
     wz] OM  
    ;hp?wb  
    >a1 ovKF  
    ?HaUT(\j  
    10. 后续IFTA优化后的结果 y'pX/5R0  
           'D;'Pr]  
    gw9:1S  
    ^<O:`c6_  
     `F1 ( v  
    T1r^.;I:  
    感兴趣的优化函数 CI6qDh6  
    • 效率满足（>95%） j!<RY>u  
    • 信噪比满足（<30db） })}-K7v1+  
    • 杂散光满足（<5%） G!IJ#|D:~  
    O}_Z"y  
    11.总结 zos#B30  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  ~WG#Zci-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 dq ~=P>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 IT0*~WMZ  
    • 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。 tmI2BBv  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4d0<uB&v'  
     
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