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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 MiZ<v/L2  
     nFJW\B&(`  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 g?80>-!bF  
    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。 Gy \ ]j  
    e.vt"eRB  
    2．模拟任务 ZP~H!  
    `<g]p-=":  
    )5( jx  
    DOE： rQl9SUs  
    相位型衍射 !-)!UQ~|8  
    光束整形器 $9?:P}$v  
    直径：2mmx2mm MH#Tp#RG  
    形状：圆形 ]r#b:W\  
    相位级次：16     oaQW~R`_  
    'dWUE-  
    ;SE*En  
    3.建模任务：入射光场 9 C)VW  
    J&j5@  
    IoL P*D  
    高斯准直激光光束的光束参数 Y-bTKSn  
    Dh4 Lffy  
    • 波长：632.8nm nl}LT/N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?;o0~][!  
    LBq2({="  
    @Y`Z3LiR$  
     0UJ6> Rj  
    4.建模任务：期望输出光场 {XIpH r  
    8Ygf@*9L4  
    %T$>E7]!  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: F m:Ys](  
    6fw7\u  
    • FWHM-直径：0.5mm F5X9)9S  
    • 边缘宽度：50um YZ<z lU  
    • 效率：>95% d-b<_k{p  
    • 信噪比（SNR）：>30dB gbYM1guiD  
    • 杂散光：<5% l@&-be  
    ;`/a. /bc  
     %Mj,\J!  
    9n is8  
    5.设计方案 x"sbm  
    w2xD1oK~o  
    [_jw8`  
    • 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）。 d BB?A~  
    • 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）。 y0Gblza  
    XY{N"S8  
    ZxSnqbyA*  
     9<0yz?b':  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }'tJc $!  
     Y2tVq})!  
    SrH::-{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7k,BE2]"  
    • 用户必须输入所需的信息 #lMcAYH,  
    - 入射场 va_u4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^[.}DNR95(  
    - 系统参数 L754odc  
    - 制造条件 bvJ@H Z$  
    Odwf7>  
     xTu J~$(  
    eI"pRH*f  
    7.设计过程 p*5_+u  
    WZ>nA[/  
    N$Ad9W?T  
    Eoixw8hz  
    )#z{P[X^  
    X+sKG5nS  
    UapU:>!"`  
    设计和优化过程由两步完成： %y9sC1T  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 N@tKgx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7omHorU+  
     M.,DXEZT  
    8.系统模拟 a9;KS>~bq  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5- GS@fY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @Ol(:{<  
    • 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。 G=[<KtWa  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,x1OQ jtY  
    qJT/4 8lf_  
     RtR@wZ2\s  
    9tv,,I;iU  
    9. 初始几何光学设计的结果 sgi5dQ  
    'u x!:b"  
    5PZ!ZO&  
    (_4DZMf  
    _p4]\LA  
    感兴趣的优化函数 Lu6g`O:['  
    • 效率满足（>95%） {|>Wwa2e  
    • 信噪比不满足（<30db） Uc:NW   
    • 杂散光不满足（>5% ~IW{^u  
     O<Q8%Az  
    b4dviYI  
     '4{=x]K  
    m-azd ~r[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Dq~;h \='  
           NjZ~b/  
    tnnGM,"ol  
    o$</At  
     ? -:2f#bC  
    >Y8\f:KQ  
    感兴趣的优化函数 4 j=K3m  
    • 效率满足（>95%） [5~mP`He  
    • 信噪比满足（<30db） u$^tRz9  
    • 杂散光满足（<5%） u#EcR}=]  
    1N(1h D  
    11.总结 04dz ?`HuB  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 k*)sz  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8 5ET$YV  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 R)k\  
    • 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。 \\\8{jq  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 MAkr9AKb,  
     
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