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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 @^%YOorr  
     0ybMI+*  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 tkQrxa|  
    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。 ymn@1BA8J  
    ~x[(1  
    2．模拟任务 JQ|*XU  
    j$<g8Bg=o  
    FE1'MUT_  
    DOE： =QIu3%&  
    相位型衍射 )X3 |[4R  
    光束整形器 cd`P'GDF  
    直径：2mmx2mm XP[~ :+  
    形状：圆形 V/xjI<,  
    相位级次：16     _q4Yq'dI  
    +i[@+`  
    /8 y v8  
    3.建模任务：入射光场 ZFtJoGaR  
    '!`| H 3  
    7X8*7'.2  
    高斯准直激光光束的光束参数 RBHU5]5  
    kkJ8xyO  
    • 波长：632.8nm :;;k+Sw3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm A@;{ #.O  
    Ce~Pms]  
    lk[u  
     3sgo5D-rMI  
    4.建模任务：期望输出光场 9I}Uh#]k<  
    {L \TO,  
    ol~ tfS  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 'J)9#  
    (1[Z#y[  
    • FWHM-直径：0.5mm E B! ,t  
    • 边缘宽度：50um ] K+8f-  
    • 效率：>95% nkz<t   
    • 信噪比（SNR）：>30dB YV'B*arIA  
    • 杂散光：<5% ?BbEQr  
    t~$8sG\  
     P~V ^Efz{  
    1ed^{Wa4$9  
    5.设计方案 $h}w: AV:  
    T+S\'f\  
    ]bbP_n8  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 8bf@<VTO_  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 D~TlG@Pq  
    wv=U[:Y  
    '@zMZc!  
     -0I&dG-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 >p`i6_P0P/  
     a@AIv"q  
    Js.G hTs  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7+Nl)d:C J  
    • 用户必须输入所需的信息 {E}D6`{  
    - 入射场 i~3\dp  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "yl6WG# J  
    - 系统参数 CtUAbR  
    - 制造条件 ].Ra=^q  
    1(Z+n,Hh  
     .yHK  
    7\X_%SM%  
    7.设计过程 =4L%A=]`  
    Galh _;=  
    U lCw{:#F  
    F&Rr&m  
    y-S23B(  
    r oBb o  
    ?kRx;S+  
    设计和优化过程由两步完成： ~mZ[@ Z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Ir(U7D  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _,? xc"  
     b?<@  
    8.系统模拟 of >  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 o)Px d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 rl2(DA{  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 XsSDz}dg  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 :G=ol2Q  
    "Y"`'U=v  
     jw/@]f;N  
    9H53H"5q  
    9. 初始几何光学设计的结果 A;e"_$yt8  
    ,#9i=gp  
    dnM.  
    l*Fp}d.  
    L+mHeS l  
    感兴趣的优化函数 ? :A%$T  
    • 效率满足（>95%） zQ+ %^DT1  
    • 信噪比不满足（<30db） _bv9/#tR  
    • 杂散光不满足（>5% %`s1 Ocvp  
     ) % gU  
    +:/.\3v71  
    0LTsWCUQ6e  
    AmUH]+5KT  
    10. 后续IFTA优化后的结果 p  S|  
           U} Pr1  
    [<}W S} .  
    Gs4t6+Al  
     S2 P9C"  
    ^`RMf5i1m  
    感兴趣的优化函数 IU"n`HS  
    • 效率满足（>95%） 9niffq)h  
    • 信噪比满足（<30db） vq\L9$WJ  
    • 杂散光满足（<5%） Wd7qpWItjQ  
    B-|C%~fe  
    11.总结 e5w0}/yW/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 .$+,Y4q~(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 DweF8c  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kk OjAp{<t  
    • 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。 dV^ck+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 f'tQLF[r<  
     
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