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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 oYJ<.Yxeb  
     kE!ky\E  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 *YX:e@Fm.a  
    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。 6Bexwf<u  
    De>,i%`Q,D  
    2．模拟任务 %\)AT"  
    IlI5xkJ(  
    'P4V_VMK  
    DOE： /oGaA@#+  
    相位型衍射 hw)z]  
    光束整形器 g?Rq .py]!  
    直径：2mmx2mm jYBiC DD  
    形状：圆形 Oz "_KMz  
    相位级次：16     '=Acg"aT  
    sn'E}.uhXH  
    ^^YP kh6sS  
    3.建模任务：入射光场 P"[{s^mb  
    H#T&7X_<  
    N7)K\)DS!z  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]L3MIaO2T  
    &,\my-4c>  
    • 波长：632.8nm {qs>yQ6a:-  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm {c<cSrfI  
    :1v.Jk  
    )d{fDwrx1  
     <uo@k'   
    4.建模任务：期望输出光场 UH((d*HX4  
    UI~hB4V$]  
    o Z%oP V:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g?u=n`k]\  
    JC/nHM  
    • FWHM-直径：0.5mm DIkf#}  
    • 边缘宽度：50um @z=L\ e{  
    • 效率：>95% 5d-rF:#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB XXXQAY-,C  
    • 杂散光：<5% U@53VmrOy  
    J2$,'(!(  
     Kv ajk~  
    yMpZ-b$*~  
    5.设计方案 =i},$"Bf*%  
    Lx| 0G $  
    vLGnLpt  
    • 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）。 *De'4r 2  
    • 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）。 ` :Oje  
    HzsQ`M4cA  
    _KZ TY`/*  
     WM ]eb, 8q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &#!1 Y[e^  
     YU\k D  
    Sf2xI'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 v]}\Ns/  
    • 用户必须输入所需的信息 _s}`ohKvD  
    - 入射场 q RRvZhf  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :*YnH&  
    - 系统参数 [n3@*)q's  
    - 制造条件 /E:BEm!  
    VL|Z+3L  
     @E>I<j,D  
    yA';~V\V{>  
    7.设计过程 /<"ok;Pu7  
    y~Mu~/s  
    Q 87'zf  
    LG??Q+`l  
    B`)bo}h  
    gJ^taUE  
    {vQ:4O!:  
    设计和优化过程由两步完成： }L=Qp=4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7;pQ'FmZJ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 QZuKM'D+  
     2WE01D9O  
    8.系统模拟 M C y~~DL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^z51f>C  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 p =-~qBw  
    • 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。 w: mm@8N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 5<P6PHdY  
    ARG8\qU  
     )_6W@s  
    =q*c}8R_0  
    9. 初始几何光学设计的结果 R \]C;@J<  
    xqQK-?k  
    Vlge*4q  
    \u;`Lf  
    AJ)&+H  
    感兴趣的优化函数 <,X=M6$0n  
    • 效率满足（>95%） !7p&n3dz  
    • 信噪比不满足（<30db） ?# RhHD  
    • 杂散光不满足（>5% :>F3es`  
     k$>5v +r0  
    ZZi|0dG4;  
    Qj$w7*U  
    `>OKV;~{z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #)3 B  
           e0j4t-lL  
    }daU/  
    0 ZSn r+  
     =ADOf_n}  
    @uanej0q7  
    感兴趣的优化函数 C~C`K%7  
    • 效率满足（>95%） +O.qYX  
    • 信噪比满足（<30db） DO( 3hIj  
    • 杂散光满足（<5%） Ul}<@d9: B  
    NK'@.=$  
    11.总结 2'-84  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %jHe_8=o  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 GRaU]Z]ck  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?Iq{6O>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。 uBxoMxWm  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  V^rL  
     
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