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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 7O`o ovW$  
     =`Y.=RL+'n  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 f'q 28lVf  
    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。 xyH/e*a  
    Z?J:$of*  
    2．模拟任务 {B*W\[ns  
    'cNKjL;  
    cL8#S>>u.  
    DOE： wh:1PP  
    相位型衍射 j#0j)k2Q  
    光束整形器 8h<ehNX ^I  
    直径：2mmx2mm OzT#1T1'c  
    形状：圆形 ;NV'W]  
    相位级次：16     O[9-:,B{w  
    :Vg}V"QR  
    x90jw$\%7  
    3.建模任务：入射光场 d7cg&9+  
    F8e<}v&7R  
    +pH@oFNK  
    高斯准直激光光束的光束参数 M}0eu(_|  
    uhV0J97  
    • 波长：632.8nm )'Wb&A'  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm W9t"aZor  
    44\>gI<  
    .[DthEF  
     i`)!X:j  
    4.建模任务：期望输出光场 aFY_:.o2k`  
    dSIH9D  
    4gdY`}8b^}  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: yB LUNIr  
    ;r=b|B9c  
    • FWHM-直径：0.5mm 9umGIQHnil  
    • 边缘宽度：50um `ya;:$(6  
    • 效率：>95% i.iio-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %lr|xX  
    • 杂散光：<5% L;W.pe0  
    kqvow3u  
     IGFGa@C  
    tLm867`c7  
    5.设计方案 r^HA aGpC  
    :9l51oE7  
    ID1?PM  
    • 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）。 WW@"Z}?k  
    • 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）。 Oajv^H,Em  
    lf>nbvp  
    +TN9ujL6@  
     ^T4Ay=~{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &[?CTZ  
     rFJ[dz  
    H L<s@kEZ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Nq8@Nyp  
    • 用户必须输入所需的信息 TTI81:fku  
    - 入射场 0)uYizJce  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） (L6Cy% KgV  
    - 系统参数 }0=<6\+:`  
    - 制造条件 =Pe><k  
    h`MdKX$  
     icUT<@0  
    ~@I@}n  
    7.设计过程 S+x_c4 T  
    sCH)gr@gJ^  
    }4%/pOi:f  
    m8R=?U~!S  
    Sn3:x5H,l  
    J/D|4fC  
    wpPn}[a  
    设计和优化过程由两步完成： SKXBrD=-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =N.!k Vkl  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 qFR dg V>8  
     ?~ULIO'  
    8.系统模拟 X=p"5hhfn  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &hZwZgV +3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 O ++/ry%k  
    • 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。 ,8K'F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 {_ V0  
    aSaAC7sFk  
     ;q#]-^  
    T|'&K:[TJ  
    9. 初始几何光学设计的结果 gb-{2p>}  
     #ch  
    Wr|G:(kw\!  
    J?712=9  
    wODvc9p}]  
    感兴趣的优化函数 2z2`  
    • 效率满足（>95%） E[Bo4?s&^  
    • 信噪比不满足（<30db） -$4kBYC l+  
    • 杂散光不满足（>5% 4L:>4X[T  
     IS_Su;w>4  
    ^7XAw: ?  
    "G?9b  
    RR25Q. c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z-u?s`k**  
           \aSz2lxEHn  
    9R]](g#  
    sB7" 0M  
     {7#03k  
    ubGs/Vzye  
    感兴趣的优化函数 D\rmaF+  
    • 效率满足（>95%） `1'5j "v  
    • 信噪比满足（<30db） l)@:T|)c  
    • 杂散光满足（<5%） O*7i } \{  
    W,NL*($^  
    11.总结 ;) pl{_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 jUY+3"?   
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %!W%#U0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 \|+/0 USn  
    • 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。 M<oA<#IW  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ! Cb=B  
     
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