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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 oizD:|  
     bkLm]n3  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 9~ K 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。 +>44'M^Z|(  
    zRL[.O9  
    2．模拟任务 Nyow:7p  
    BqCBH!^x  
    "'^#I_*Mf  
    DOE： jiC;*]n  
    相位型衍射 8e[kE>tS._  
    光束整形器 ~bdADVH  
    直径：2mmx2mm .Rd@,3  
    形状：圆形 B9>3xxp(by  
    相位级次：16     =HQH;c"  
    >|XQfavE  
    7t0\}e  
    3.建模任务：入射光场 7K {/2k  
    C.}Z5BwS  
    `~(KbH=]  
    高斯准直激光光束的光束参数 _udH(NC  
    a%Q.8  
    • 波长：632.8nm ^ :6v- Yx  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm VkRvmKYl  
    UF|v=|*{#  
    eH(8T  
     iVFHr<zk  
    4.建模任务：期望输出光场  Ae <v  
    (`<l" @:_*  
    [NQ`S ~_:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 4%KNHeaN  
    *jCXH<?R  
    • FWHM-直径：0.5mm <6Y o%xt  
    • 边缘宽度：50um [`6|~E"F  
    • 效率：>95% eeoIf4]  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %)i?\(/  
    • 杂散光：<5% 0^? 3hK  
    BYqDC<Fq  
     1Ty{k^%  
    hE/gul?|_  
    5.设计方案 <q~&g &&+  
    oi::/W|A+  
    i(a2FKLy  
    • 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）。 7M<7^)9  
    • 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）。 5Q?7 xTQ  
    n,wLk./`  
    :05>~bn>pC  
     2(\~z@g  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 yCf*ts1  
     :\4?{,@_h  
    "o*F$7D!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 EZ8Ih,j9  
    • 用户必须输入所需的信息 !BIq>pO%Ui  
    - 入射场 (fUXJ$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Aq^1(-g  
    - 系统参数 S_y!4;]ox  
    - 制造条件 w3:Y]F.ot  
    vh"zYl`  
     S =U*is  
    I%h9V([  
    7.设计过程 g|9' Lk  
    pa~.[cBI  
    1Yo9Wf;vP  
    ?>*i8*  
    &DYHkG  
    J-:\^uP  
    Dr^#e  
    设计和优化过程由两步完成： f[6;)ZA  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /VgA}[%y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ssoIC  
     63#Sf$p{v  
    8.系统模拟 i5T&1W i  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9*h?g+\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 z:ue]7(.  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 DB We>Ef(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 c_s=>z  
    7H:1c=U  
     u}W R1u [  
    vj]-p=  
    9. 初始几何光学设计的结果 uLD%M av  
    OxqK} %=Bw  
    fil'._  
    wN-3@  
    V:4]]z L}  
    感兴趣的优化函数 p~Fc *g[!  
    • 效率满足（>95%） JK4vQWy  
    • 信噪比不满足（<30db） Smzy EMT  
    • 杂散光不满足（>5% h2# G  
     X-|Lg.s  
    6J9^:gXW~  
    Ob$| IH8.  
    3R1v0  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4eMNKIsvY$  
           Bd*:y qi  
    9XImgeAs  
    v@_b"w_TY  
     paF$ o6\  
    w[~O@:`]<o  
    感兴趣的优化函数 _&_#uV<WG0  
    • 效率满足（>95%） R#.FfWTZ  
    • 信噪比满足（<30db） ?xu5/r<  
    • 杂散光满足（<5%） d #9 \]Ul&  
    \R#]}g0!  
    11.总结 ?B3   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {x{e?c!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *~~ >?  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 I?}YS-2  
    • 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。 JE9SPFQx9M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -$WU -7`  
     
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