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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 {(r6e  
     quY:pqG38q  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 McB[|PmC  
    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。 q, O$ %-70  
    :y7c k/>  
    2．模拟任务  : ]C~gc  
    k)EX(T\  
    2-Y<4'>  
    DOE： J!5$,%v  
    相位型衍射 ]_N|L|]M  
    光束整形器 p]3?gK-  
    直径：2mmx2mm pz"0J_xDM  
    形状：圆形 @)J+,tg/7  
    相位级次：16     U&O: _>~  
    L3CP`cx  
    &b:1I 7Cp*  
    3.建模任务：入射光场 .Wjs~0c  
    13taFV dU  
    kc0E%odF.v  
    高斯准直激光光束的光束参数 #%DE;  
    x.-+[l[1 !  
    • 波长：632.8nm (o`{uj{!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;*MLRXq  
    eM8}X[  
    #U14-^7  
     X&kp;W  
    4.建模任务：期望输出光场 Bve.C  
    .V,@k7U,V  
    ](hE^\SC  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =>-Rnc@  
    =?!wXOg_  
    • FWHM-直径：0.5mm #\=FO>  
    • 边缘宽度：50um nr<4M0tIp  
    • 效率：>95% M3.do^ss  
    • 信噪比（SNR）：>30dB s0vDHkf8  
    • 杂散光：<5% E>K!Vrh-L  
    _*f`iu:`  
     A}l3cP; `#  
    kGl~GOB a  
    5.设计方案 v?geCe=ng  
    &v@a5L  
    X(NLtO w  
    • 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）。 |:gf lseE  
    • 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'w?\{}D  
    %KLpig  
    hv?9*tLh0  
     E 7{U |\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V-BiF>+  
     ;=MU';o  
    y+NN< EY@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 yU*8|FQbP  
    • 用户必须输入所需的信息 A*\.NTM  
    - 入射场 d$1@4r  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） M!o##* *`  
    - 系统参数 Te[n,\Nb  
    - 制造条件 F'21jy&  
    rbWP78  
     lN Yt`xp  
    )?anOD[  
    7.设计过程 ;>Ib^ov  
    xA$XT[D  
    2fL;-\!y(  
    Y^wW2-,m  
    {ttysQ-  
    A PEE ~  
    C&(N I  
    设计和优化过程由两步完成： do>wwgr  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .[ICx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !2f[}.6+  
     &OH={Au  
    8.系统模拟 X4~y7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Fj2BnM3#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 s{ *[]!  
    • 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。 ]>5/PD,wWy  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \"P%`  C  
    f*?]+rz  
     u7>],<  
    r7%I n^k  
    9. 初始几何光学设计的结果 !$gR{XH$]  
    zHM(!\8K  
    #Lh;CSS  
    8}O lL,fP  
    +nFu|qM}  
    感兴趣的优化函数 nksLWfpG?B  
    • 效率满足（>95%） vdc\R?  
    • 信噪比不满足（<30db） . 1Dg s=|  
    • 杂散光不满足（>5% Q+{xZ'o"Z  
     s"r*YlSp"  
    _@ qjV~%Sy  
    ~:s>aQ`!  
    52Z2]T c ,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 w;4<h8Wn5  
           nFHUy9q  
    mn"G_I  
    ;n*.W|Uph  
     EE06h-ns  
    #A JDWelD  
    感兴趣的优化函数 Kqb#_hm  
    • 效率满足（>95%） f<d`B]$(  
    • 信噪比满足（<30db） {k TE He  
    • 杂散光满足（<5%） .ypL=~Rp  
    ^BikV  
    11.总结 dy%;W%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z!ZtzD]cb  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <lPm1/8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )Q&(f/LT  
    • 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。 Z&+ g;(g  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +V ;l6D  
     
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