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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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    离线infotek
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 7Fw`s@/%  
     3G9"La,b  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 |:$D[=  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 e48`cX\E  
    %;yDiQ!+  
    2．模拟任务 9r-]@6;  
    #t:]a<3Y2  
    Pk9s~}X  
    DOE： cN0|! nm*  
    相位型衍射 9w'3d @  
    光束整形器 ;j])h !8X  
    直径：2mmx2mm |-4C[5rM  
    形状：圆形 DnvJx!#R  
    相位级次：16     ZZOBMF7  
    oEbgyT gB  
    &f'\9lO  
    3.建模任务：入射光场 j2# nCU54Z  
    L@2%a'  
    FL% GW:  
    高斯准直激光光束的光束参数 NsJt=~  
    }$!bD  
    • 波长：632.8nm +N5#EpW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 3p{N7/z(  
    ^ j;HYs_  
    Gc>bli<-  
     2|@@xF  
    4.建模任务：期望输出光场 ,oX48Wg_+  
    /tl/%:U*.  
    fN~kd m.  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: jK/2n}q&]  
    G,M &z>ub0  
    • FWHM-直径：0.5mm S>O fUrt  
    • 边缘宽度：50um K]' 84!l  
    • 效率：>95% -Bbg'=QZa  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *6^|i}  
    • 杂散光：<5% 9+"D8J7  
    x?Z)q4  
     zIt-mU  
    F,Y,0f@4U9  
    5.设计方案 A!Zjcp|  
    Epj  
    h=SQ]nV{  
    • 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）。 fx %Y(W#5  
    • 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）。 NLFs)6\  
    35z]pn%L  
    ]'V8{l  
     s<gZB:~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 o6sL~ *hQ  
     9C}Ie$\  
    \]GO*]CaV  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \kcJF'JFA0  
    • 用户必须输入所需的信息 ~ ui/Qf2|  
    - 入射场 C-d|;R}Ww  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &?>h#H222  
    - 系统参数 {PgB~|W  
    - 制造条件 (A O]f fBU  
    %])-+T  
     |0FRKD]  
    }HtP8F8!x  
    7.设计过程 EQ`;=I3J9y  
    ?g| K"P<1  
    [1B F8:  
    (UDF^  
    44FK%TmtF  
    jm&?;~>O  
    ;~T)pG8IS  
    设计和优化过程由两步完成： _'<V<OjVM!  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 TEz)d=  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 j b1OcI%  
     bcL>S$B  
    8.系统模拟 rt$z&#M  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 n4\6\0jq6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4NN-'Z>a  
    • 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。 j[NA3Vj1P  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 xal,j*  
    ,OWdp<z  
     [M_pf2Y  
    o^dt# &  
    9. 初始几何光学设计的结果 vR`-iRQ?_  
    MV6 %~T  
    ^@l_K +T  
    rubqk4  
    #n%?}  
    感兴趣的优化函数 58zs% +F  
    • 效率满足（>95%） q88p~Ccoa  
    • 信噪比不满足（<30db） ;5^ grr@,4  
    • 杂散光不满足（>5% `%;n HQ"  
     F7a &-  
    W=M&U  
    vLR)B@O,2  
    f/Km$#xOr  
    10. 后续IFTA优化后的结果 @v_E' 9QG^  
           ^ L'8:  
    ^% BD  
    &:=   
     (bt^L3}a  
    pC(AM=RY!  
    感兴趣的优化函数 &RRggPx"k  
    • 效率满足（>95%） ^k&zX!W  
    • 信噪比满足（<30db） s([9 /ED  
    • 杂散光满足（<5%） x={t}qDS8  
    AbUU#C7  
    11.总结 I=D{(%+^d  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wOE_2k  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /k<*!H]KSg  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 T[xGF/  
    • 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。 8B;`9?CI  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )<G>]IP<  
     
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