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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 hg+X(0  
     "NgxkbDEbG  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 u[ L`-zI  
    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。 *Txl+zTY  
    enp)-nS0  
    2．模拟任务 TQx.KM>y  
    kMtwiB|7j  
    H2um|6>  
    DOE： PNaay:a|  
    相位型衍射 'h^0HE\~p  
    光束整形器 l~6?kFy9h  
    直径：2mmx2mm wQwQXNG  
    形状：圆形 s<oNE)xe  
    相位级次：16     ^go7_y  
    "Qja1TQ  
    q)Fq i  
    3.建模任务：入射光场 dl ~%MWAVb  
    -[6z 1"*  
    -PS#Z0>  
    高斯准直激光光束的光束参数 &_~+(  
    c0hwc1kv-  
    • 波长：632.8nm {@tv>!WW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [k6nW:C  
    =0G!f$7^i  
    HYD"#m'TkB  
     H&]gOs3So  
    4.建模任务：期望输出光场 =!`j7#:  
    hir4ZO%Zt  
    2 !At2P2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: pek%08VSEU  
    L ]w/P|  
    • FWHM-直径：0.5mm +"8,Mh  
    • 边缘宽度：50um 'g$(QvGF 9  
    • 效率：>95% c zm& ~n6$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB q-c=nkN3  
    • 杂散光：<5% G}FIjBE  
    rk7QZVE  
     *cC_j*1@  
    0#ClWynjRO  
    5.设计方案 yQ^($#Yk  
    e 46/{4F,  
    d)pV;6%[$q  
    • 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）。 OtGb<v<_H  
    • 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）。 I_xX Dr  
    |\U5) ,m  
    'Er:a?88l  
     q*2N{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1qf!DMcdZ  
     Fd#m<"  
    ppFe-wY  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1[jb)j1  
    • 用户必须输入所需的信息 55;g1o}}f  
    - 入射场 wlEdt1G  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） K^ B%/T]d  
    - 系统参数 ~i21%$  
    - 制造条件 s%2v3eb  
    e0J6Ae4V[  
     kI:}| _  
    u-tQ9ioKC  
    7.设计过程 QK+(g,)_86  
    Zc!@0  
    ,2j.<g&   
    om]4BRe  
    glDh([  
    ,:`ND28V7  
    k iRa+w:  
    设计和优化过程由两步完成： WdnIp!  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ZeEWp3vW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "h|'}7p  
     .VkbYK  
    8.系统模拟 >P/][MT  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 jaa"~5TO8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Bf$_XG3  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 v*9<c{a  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6<'21  
    P9S2?Q  
      :<Fe  
    4WE6fJ2X  
    9. 初始几何光学设计的结果 -CRra EXf8  
    PI*82,f3dE  
    [p2H=  
    8Th` ]tI  
    tqy@iEz+  
    感兴趣的优化函数 in(U:04  
    • 效率满足（>95%） Vur bW=~g  
    • 信噪比不满足（<30db） ^mb[j`CCt  
    • 杂散光不满足（>5% hRq3C1 mR  
     (%U@3._  
    kFQ8 y~>y}  
    8HZs>l  
    P<Zh XN'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Fh*j#*oe  
           9{$'S 4  
    e{KByFl  
    7^M9qTEHp  
     W,K%c=  
    ?]rPRV  
    感兴趣的优化函数 l9Q(xuhv  
    • 效率满足（>95%） E7Ulnvd  
    • 信噪比满足（<30db） !=y]Sv~h  
    • 杂散光满足（<5%） YhRWz=l  
    P1zdK0TM  
    11.总结 4pln5v=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 i@][rdhT  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 k2xHH$+{#=  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 jM&r{^(  
    • 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。 2>\v*adG  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 5o/&T"]@  
     
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