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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 '}h[*IB}5  
     8_WFSF^  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ;(M`Wy]2  
    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。 _ q`$W9M+k  
    {#YGor|  
    2．模拟任务 A8Q1x/d(  
    sI p q  
    >i=^Mh-bm  
    DOE： bAv>?Xqa  
    相位型衍射 m5Gt8Z 6a  
    光束整形器 }.w@. S"  
    直径：2mmx2mm KA1Z{7UK%  
    形状：圆形 vG9A'R'P  
    相位级次：16     3Tv;<hF  
    * bx%hX  
    lgp-/O"T  
    3.建模任务：入射光场 rQgRD)_%w  
    Zn&S7a>7  
    J8w#J  
    高斯准直激光光束的光束参数 WF#eqU*&  
    D/pc)3Ofe  
    • 波长：632.8nm t. B %7e  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm e -vL!&;2  
    ++ !BSQ e  
    Qm86!(eZ-  
     r<4FF=  
    4.建模任务：期望输出光场 VE{[52  
    {iiHeSD  
    .} <$2.  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \5.36Se  
    R /J@XP  
    • FWHM-直径：0.5mm a!YpSFr  
    • 边缘宽度：50um "F%w{bf  
    • 效率：>95% y)N57#e  
    • 信噪比（SNR）：>30dB H SEfpbh  
    • 杂散光：<5% !}fq%8"-  
    :X7"fX  
     !ckmNE0  
    Ig*68M<  
    5.设计方案 G/T oiUY  
    z45 7/zO  
    f,{O%*PUA  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 {w*5uI%%e  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 FWpcWmS`s  
    9C[i#+_3M  
    M]PH1 2Ob  
     pj?wQ'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ./nq*4=  
     # T_m|LN 7  
    7u/_3x1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B[k {u#Kp  
    • 用户必须输入所需的信息 8$</HNu,  
    - 入射场 z/zUb``  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Bu4J8eLx  
    - 系统参数 _kR);\V.8  
    - 制造条件 |E:q!4?0  
    ^gx`@^su  
     K^0cL%dB  
    ] ;X[xs  
    7.设计过程 f S-(Kmh  
    b?Dhhf  
    X1Vx 6+[  
    ?`R;ZT)U-  
    RK%N:!f q=  
    /.!ytHw8  
    #P[d?pY  
    设计和优化过程由两步完成： hxcRFqX"  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [7d>c  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,m<t/@^]  
     x>MrB  
    8.系统模拟 4LY kK/:  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Nm;(M =  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nl v8HC  
    • 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。 )+ }\NCFh  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^id9_RU   
    ?V6A:8t,  
     #gjhs"$~  
    (' yBIb\ue  
    9. 初始几何光学设计的结果 78'HE(*  
    VKUoVOFvPR  
    Y![m'q}K  
    " sh%8 <N  
    ry bs9:_}  
    感兴趣的优化函数 WDznhMo  
    • 效率满足（>95%） ?"oW1a\  
    • 信噪比不满足（<30db） ' fXBWi6  
    • 杂散光不满足（>5% 72J@Dc  
     W$_}lE$  
    Z)=S. )  
    JBY`Y ]V3  
    3q +C8_:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 pO^goo V\  
           IK#W80y  
    Z4+S4cqnh  
    6:Eu[PE~w  
     khS b|mR)  
    h>jLhj<07W  
    感兴趣的优化函数 /]pBcb|<  
    • 效率满足（>95%） V5 $J  
    • 信噪比满足（<30db） RY8Ot2DWi  
    • 杂散光满足（<5%） 9ure:Dko(Y  
    a>w@9   
    11.总结 ~M@'=Q*~  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ci]IH]x  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 v]`}T/n  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 +C`h*%BW  
    • 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。 Vn:BasS%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  U~%V;*|4  
     
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