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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 Q1P=A:*]9  
     Svm'ds7>  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 w~>tpkUB  
    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。 ]%+T+ zg(Y  
    /|8/C40aY  
    2．模拟任务 k; ned  
    j`%a2  
    ^=y%s  
    DOE： Wo~;h (6  
    相位型衍射 BO'7c1FU  
    光束整形器 \I7,1I  
    直径：2mmx2mm ;+rcT;_^/  
    形状：圆形 U<wM#l P|Z  
    相位级次：16     +O@|bd \  
    9 OZXs2~x  
    :~'R|l  
    3.建模任务：入射光场 98lz2d/Fcq  
    ageTv/  
    N;* wd<  
    高斯准直激光光束的光束参数 TiD|.a8S  
    jAfqC@e  
    • 波长：632.8nm MGH2z:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qD{~QHDa  
     RAF do  
    R+ tQvxp#  
     w/@ tH  
    4.建模任务：期望输出光场 af|x(:!H  
    FMz>p1s|dK  
    F-GH?sfvi  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ["15~9  
    HrHtA]  
    • FWHM-直径：0.5mm 5?8jj  
    • 边缘宽度：50um a'?V:3 ]  
    • 效率：>95% WZcAwYB  
    • 信噪比（SNR）：>30dB UP*5M  
    • 杂散光：<5% #^xj"}o@  
    )jm!^m  
     H Yw7*  
    \%QA)T%  
    5.设计方案 q:9CFAX0=  
    *`V r P  
    K,dEa<p  
    • 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）。 QUWx\hqE  
    • 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）。 +f'@  
    #aIV\G  
    [H {2<!  
     =jvL2ps<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $~NB .SY  
     LKYcE;n  
    S+GW}?!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 lCGEd  3  
    • 用户必须输入所需的信息 cq}i)y  
    - 入射场 1Sd<cOEd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） m3=Cg$n  
    - 系统参数 x| r#  
    - 制造条件 dUkZ_<5''  
    ~=?^v[T1  
     0](V@F"~  
    Bs^p!4=  
    7.设计过程 ko6[Ej:TBo  
    d)L,kzN  
    hI,+J>  
    ]fJ9.Js  
    .Zr3!N.t  
    $'COsiK7  
    (Ji=fh+  
    设计和优化过程由两步完成： fk\hrVP  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  ](>YjE0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `: 9n ]xP  
     T*92o:^  
    8.系统模拟 76b2 3|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 w exa\o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U3t) yr h  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Pa"[&{:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 K[i&!Z&  
    BQ(sjJ$v6F  
     Xw&vi\*m  
    8$38>cGY^  
    9. 初始几何光学设计的结果 8?h&FbmB  
    jm,:jkr  
    ww)ow\  
    UD_8#DO{m1  
    Iy Vmz'  
    感兴趣的优化函数 ;R^=($X  
    • 效率满足（>95%） /~P4<1  
    • 信噪比不满足（<30db） E+~1GKd  
    • 杂散光不满足（>5% `Wp y6o  
     8r48+_y3u  
    9eEA80i7  
    +5H1n(6)  
    Z._%T$8aJv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 T 2Gscey  
           +HoCG;C{  
    GP_%. fO\M  
    _ _[bKd.  
     9Rb tFwbn  
    \{ff7_mLo  
    感兴趣的优化函数 VEBvS>i*  
    • 效率满足（>95%） rDC=rG  
    • 信噪比满足（<30db） Q'0:k{G  
    • 杂散光满足（<5%） G1ED=N_#  
    %[BOe4[  
    11.总结 y~Vl0f;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6{H@VF<QY!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;qaNIOo9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wQ '_, d  
    • 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。 fn Pej?f:  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $mn+  
     
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