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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 DB3qf>@?  
     1P?|.W_^1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ^.PCQ~Ql  
    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。 Oi<yT"7  
    ]94`7@  
    2．模拟任务 b_^y Ke^W  
    UCJx{7  
    45rG\$%#  
    DOE： ;Vpp1mk|  
    相位型衍射 =Y Y 7V!  
    光束整形器 qHn X)  
    直径：2mmx2mm B>g(i=E  
    形状：圆形 JJK-+a6cX  
    相位级次：16     SG]Sx4fg,Y  
    FG^lh  
    N-W>tng_x  
    3.建模任务：入射光场  hLj7i?  
    (AZAQ xt  
    8Qhj_  
    高斯准直激光光束的光束参数 3OFI> x,h  
    l=ZD&uK  
    • 波长：632.8nm |}b~YHTs  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %j.n^7i]^:  
    T^vhhfCUr  
    %OOkPda  
     OX%#8Lx  
    4.建模任务：期望输出光场 [iZH[7&j  
    RL3*fRlb  
    m`}mbm^  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）:  1D_&n@  
    Cz &3=),G  
    • FWHM-直径：0.5mm E^A S65%bL  
    • 边缘宽度：50um <Zvvx  
    • 效率：>95% [+Fajo;0  
    • 信噪比（SNR）：>30dB d0-4KN2  
    • 杂散光：<5% tQas_K5  
    @JGFG+J}  
     )/)[}wN;j  
    Em !%3C1r  
    5.设计方案 p6V#!5Q  
    5z =}o/?  
    YxrMr9>l1  
    • 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）。 %-a;HGbZn  
    • 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）。 @T:J<,  
    "YaT1` Kr  
    hz*T"HJ]t  
     KIp^| k7>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Qj|rNeM_  
     *ow`}Q  
    Q6D>(H#"0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &,yF{9$G  
    • 用户必须输入所需的信息 -DK6(<:0  
    - 入射场  JJmW%%]i  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }xBDyr63  
    - 系统参数 KJ:z\N8eo  
    - 制造条件 TW!OE"B  
    TgaxZW  
     H6{Bx2J1*  
    bX$1PY X  
    7.设计过程 OGIv".~s4  
    {@F'BB\  
    z~3GgR"1d  
    J]#rh5um  
    `a83bF35  
    [N Afy~X*  
    I;-Y2*  
    设计和优化过程由两步完成： GcDA0%i  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (xHu@l!]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Ar[|M 2|  
     K1^7v}P  
    8.系统模拟 qZ'2M.;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~ \<$H'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ge(,>xB  
    • 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。 jU~ x^Y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 :L@n(bu RN  
    +<.o,3  
     ]WYV  
    $y&W:  
    9. 初始几何光学设计的结果 f}"eN/T  
    <g%A2 lI  
    i@.Tv.NZ  
    ch :rAx  
    &R?`QB2/  
    感兴趣的优化函数 =PciLh  
    • 效率满足（>95%） kl]MP}wc  
    • 信噪比不满足（<30db） /AAD Fa  
    • 杂散光不满足（>5% Zp3-Yo w2  
     v@tEHRadz  
    !p).3Kx0  
    |T$?vIG[  
    E r%&y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 NLY=o@<  
           Yj1|]i5b  
    ""jW'%wR  
    Qv5 fK  
     N|$9v{ j_  
    fs 2MYat  
    感兴趣的优化函数 )xccs'H  
    • 效率满足（>95%） :MY=Q]l  
    • 信噪比满足（<30db） vhbHt_!u&  
    • 杂散光满足（<5%） -f&vH_eK  
    ~qj(&[U{c\  
    11.总结 D<d, 9S,)  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 e}1Q+h\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _wK.n.,S~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 u+r!;-0i  
    • 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。 wR@>U.XT@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #p@GhI!6  
     
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