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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 d,by / .2  
     q5 L51KP2  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 u~)`&1{%  
    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。 xB !6_VlB  
    f$'2}'.!$  
    2．模拟任务 WlYs~(= 9  
    t R6 +G  
    =!Q7}z1QI  
    DOE： ,E.' o=Z  
    相位型衍射 PoIl>c1MS  
    光束整形器 z(\4 M==2O  
    直径：2mmx2mm Q#IG;  
    形状：圆形 .Udj@{  
    相位级次：16     (mlzg=szW  
    `f'K@  
    /W<>G7%.  
    3.建模任务：入射光场 %e@HZ"V  
    Y-0?a?q2Fr  
    "U \JV)N  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,<:!NF9  
    iS?42CV  
    • 波长：632.8nm >s`J5I!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm cv/_ r#vN  
    SIKOFs  
     ykrr2x  
     2On_'^O  
    4.建模任务：期望输出光场 q{ /3V  
    C.kxQ<  
    2<hpK!R  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #Mg]GeDJ{  
    MaD3[4@#  
    • FWHM-直径：0.5mm SwU\ q]^|Z  
    • 边缘宽度：50um ,hVvve,j}  
    • 效率：>95% -WQ^gcO=7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]QuM<ms  
    • 杂散光：<5% Z/ Tm)Xd  
    S"wg2X<  
     XO <y +  
    Gy[O)PEEh  
    5.设计方案 XW?b\!@ $  
    )a3IQrf=  
    $#|gLVOQ  
    • 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）。 Cg616hyut  
    • 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）。 r",]Voibd  
    0<TD/1wN  
    d(:3   
     -8N|xQ378  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 r_YIpnJ  
     Yhp]x   
    vzn{h)D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 y ?G_y  
    • 用户必须输入所需的信息 >q7BVF6V |  
    - 入射场 :pRpv hm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6:% L![FX  
    - 系统参数 A6oq.I0  
    - 制造条件 i55x`>]&sb  
    v=95_l  
     p N\Vr8tJ  
    qOaQxRYm%Y  
    7.设计过程 $F.kK%-*  
    {_U Kttp  
    {iG@U=>  
    gKg-O  
    tb?YLxMV  
    <ER'Ed  
    H[b}kZW:a  
    设计和优化过程由两步完成： U}$DhA"r"  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r ]>\~&?^F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )wVIb)`R>Y  
     MuBx#M/  
    8.系统模拟 _p?s9&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 W9oAjO NE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 C!C|\$)-  
    • 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。 1 qi@uYDug  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *4|Hqa  
    MlW 8t[  
     KS*oxZ  
    oR p:B &  
    9. 初始几何光学设计的结果 E0oU$IB  
    //Ai.Q.J[  
    \C 5%\4  
    XR0O;JN  
    KLC{7"6e)  
    感兴趣的优化函数 u-"c0@  
    • 效率满足（>95%） 2u?zO7W)-L  
    • 信噪比不满足（<30db） ;W:6{9m ze  
    • 杂散光不满足（>5% ^Y{D^\} ,  
     #0;HOeIiH  
    zhB">j8j  
    /HZumV?  
    V[a[i>,Z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 fE,9zUo  
           /(t sb  
    mKq"3 4F  
    4e9q`~ sO  
     ]IJv-(  
    bzi|s5!'<  
    感兴趣的优化函数 7+w'Y<mJ  
    • 效率满足（>95%） +rWZ|&r%  
    • 信噪比满足（<30db） +CM7C%U   
    • 杂散光满足（<5%） PNSMcakD  
    >6Lm9&}  
    11.总结 7t-Lz| $"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 f c6g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (bn Zy0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 H;WY!X$x  
    • 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。 A<YsfDa_d  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *@V*~^V"J[  
     
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