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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 |?s%8c'w=  
     hOfd<k\A  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 $MKx\qx}  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 U'";  
    Xu3^tH-b<  
    2．模拟任务 XT{1!I(  
    9Lk.\.  
    1)#<nk)I  
    DOE：  8czo#&  
    相位型衍射 PHfGl  
    光束整形器 hrZ~7 0r  
    直径：2mmx2mm da\K>An>  
    形状：圆形 LN?T$H  
    相位级次：16     ;Zj Qy,H%  
    2s-f?WetbP  
    R{!s%K&  
    3.建模任务：入射光场 ,U>g LTS  
    )K@ 20Q+0K  
    >+u5%5-wr  
    高斯准直激光光束的光束参数 dAEz hR[=  
    1uB}Oe 2~  
    • 波长：632.8nm wIx Lr{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 3(^9K2.s}  
    feNr!/  
    QV{Nq=%]  
     b44H2A .  
    4.建模任务：期望输出光场 ji A$6dZU  
    d#ld*\|  
    ,>{4*PM(  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: m\1*/6oV  
    ]a _;*Xq8d  
    • FWHM-直径：0.5mm 8Y5* 1E*  
    • 边缘宽度：50um xg'0YZ\t  
    • 效率：>95% JB+pd_>5  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Nj#!L~^h,  
    • 杂散光：<5% deHBY4@  
    Pl1:d{"d  
     hH"3Y}U@  
    w$Dp m.0(  
    5.设计方案 ,:>>04O  
    gjo\g P@  
    5U1@wfKE3>  
    • 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）。 YI%7#L7C  
    • 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）。 JFYeOmR+l  
    ~p'/Z@Atu  
    %*|XN*iXC  
     M_9|YjwS  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ik&loM_  
     C,tlp  
    1-w1k ^e  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -|f9~(t  
    • 用户必须输入所需的信息 2jx""{  
    - 入射场 BAm{Gb  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {\]SvoJnJ  
    - 系统参数 ~0/=5 dC  
    - 制造条件 .YS[Md{  
    yD(/y"P,9  
     :&_@U$  
    CZ]+B8Pl(x  
    7.设计过程  |2n2  
    uO"@YX/  
    Nkv2?o>l  
    nHZ 4):`  
    F+hsIsQ  
    6 _73  
    E(u[?  
    设计和优化过程由两步完成： nH[@EL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "B+M5B0Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 QF%@MK0zC  
     i~K~Czmok+  
    8.系统模拟 .' X$SF`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g{<3*,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g1&GX(4[  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 \;P Bx &  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 apw8wL2  
    k)S7SbQ  
     Q@d X2  
    &3u* zV$  
    9. 初始几何光学设计的结果 eQ C`e#%  
    ={zYcVI  
    *RuUf  
    [k1N`K(M  
    c&'T By  
    感兴趣的优化函数 (F_#LeJ|  
    • 效率满足（>95%） V2.MZ9  
    • 信噪比不满足（<30db） OM, uR3,  
    • 杂散光不满足（>5% M%$zor  
     :k(aH Ua  
    RQe#X6'h  
    M ?F({#]  
    1h)I&T"kZ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =&}dP%3LC)  
           |@d7o]eM|  
    CZbp}:|  
    ?]sj!7   
     8c~b7F \  
    M4')gG;  
    感兴趣的优化函数 Bd\p!f<  
    • 效率满足（>95%） [kC-g @  
    • 信噪比满足（<30db） M+nz~,![  
    • 杂散光满足（<5%） }|A%2!Q}  
    8G{} r  
    11.总结 @-u/('vpB  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *4r;H2%c  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 eqjl$QWPJS  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 &4B N9`|:  
    • 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。 ~BZA_w"`1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 nk6xavQji  
     
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