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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  DE14dU  
     /Os;,g  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 3 *[YM7y  
    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。 xw83dQ]}^  
    +Zi@+|"BCN  
    2．模拟任务 ~HyqHx y  
    aEC&#Q(]q  
    *bTR0U  
    DOE： mM;p 7 sJ  
    相位型衍射 x[eho,6)  
    光束整形器 a*KJjl?k  
    直径：2mmx2mm H{fOAv1*  
    形状：圆形 W .bJ.hO*  
    相位级次：16     ]$ iqJL  
    VA@t8H,  
    SRpPLY{:F  
    3.建模任务：入射光场 ?Y#x`DMh  
    d^ YM@>%  
    I?IAZa)  
    高斯准直激光光束的光束参数 `F TA{ba  
    KZt4 dr  
    • 波长：632.8nm 9~C$C  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm A@k`$xevVj  
    J+20]jI  
    /?g:`NT  
     ;bxL$1  
    4.建模任务：期望输出光场 ~xP4}gs1  
    p:8&&v~I  
    x $ oId{;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }O7b&G:nW  
    ^SH8*7l7  
    • FWHM-直径：0.5mm pz@wbu=($4  
    • 边缘宽度：50um kc&MO`2 W\  
    • 效率：>95% 3Zeh$DZ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB y72=d?]W  
    • 杂散光：<5% HOrD20  
    is [p7-  
     982n G-"  
    ;`MKi5g  
    5.设计方案 VOK0)O>&  
    =]yzy:~ey  
    5t&;>-A'?'  
    • 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）。 j* \gD  
    • 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）。 & e~g}7  
    3BWYSJ|  
    PQFr4EY?i  
     z7'C;I  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ?* %J Gz_  
     ^saH^kg1"  
    @mB*fl?-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1:r8p6  
    • 用户必须输入所需的信息 y.'5*08S0  
    - 入射场 [ym ynr3M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） l;C00ZBOc  
    - 系统参数 bx&?EUx+b  
    - 制造条件 XFU['BI  
    _9Zwg+oO[  
     K_X10/#b&  
    a*gzVE7W#n  
    7.设计过程 ySk'#\d  
    W<AxctId  
    vUU)zZB ~  
    } JePEmj  
    -'iV-]<  
    m$X0O_*A  
    lQSKY}h  
    设计和优化过程由两步完成： k;bdzcMkQ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 {!`0i  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |6d0,muN  
     `x0GT\O2-  
    8.系统模拟 <$]=Vaq  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 e MT5bn  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Nhnw'9  
    • 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。  KDODUohC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *$eMM*4  
    O-D${==  
     gLyE,1Z}u  
    O*8 .kqlgt  
    9. 初始几何光学设计的结果 B]o5 HA<k  
    GYq.!d@O  
    k15B5  
    )@O80uOFh  
    uGxh}'&  
    感兴趣的优化函数 u\9t+wi}<  
    • 效率满足（>95%） im6Rx=}E{  
    • 信噪比不满足（<30db） vl{G;[6  
    • 杂散光不满足（>5% 1D6F WYV8  
     .(7 end<  
    ph;ds+b  
    X_6h8n}i  
    -9Ll'fbq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 l".LtUf-  
           (rM-~h6g  
    Q,.[y"m9Y.  
    xKl!{A9$w  
     CSC sJE#4  
    9mEt**s Ur  
    感兴趣的优化函数 X<OOgC  
    • 效率满足（>95%） 1+f>tv  
    • 信噪比满足（<30db） NR* s7>  
    • 杂散光满足（<5%） k{?Pgf27  
    M :4N'#`  
    11.总结 yJj$iri  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 h*2NFL~#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hd@ >p.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 1m52vQSo3l  
    • 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。 Y2)2 tzr]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Dp5hr8bT  
     
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