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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 +\=g&G,  
     e-dkvPr  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Q[OwP  
    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。 x?AG*' h&  
    93*csO?Db  
    2．模拟任务 Nj9A-*0g6N  
    m]qw8BoU`F  
    gWj-@o\  
    DOE： /WQ.,a  
    相位型衍射 ;L-=z]IR,  
    光束整形器 o\8?CNm1(  
    直径：2mmx2mm < $zJi V  
    形状：圆形 }Uy QGRZ=  
    相位级次：16     ZSf &M  
    MCN>3/81  
    qzW3MlD  
    3.建模任务：入射光场 'jt7H{M  
    %+*=Vr  
    ,X!6|l8  
    高斯准直激光光束的光束参数 m CO1,?  
    B&cIx~+  
    • 波长：632.8nm |k.'w<6mb9  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm  O3sV)  
    bZ* = fdh  
    b 3x|Dq.  
     +O/b[O'0  
    4.建模任务：期望输出光场 uj.i(U s  
    v3r3$(Hr  
    @^| [J _4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K P]ar.  
    1Q@]b_"Xh  
    • FWHM-直径：0.5mm YTTyMn  
    • 边缘宽度：50um G9:XEEN  
    • 效率：>95% .`Rt   
    • 信噪比（SNR）：>30dB @&\Y:aRO%i  
    • 杂散光：<5% oC5 h-4~  
    HzTmNm)  
     N{%7OG  
    wI@87&  
    5.设计方案 =|oi0  
    C|ZPnm>f30  
    $a_y-lY  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 !!C/($  
    • 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）。 Z- feMM  
    [=K lDfU=  
    &M13F>!  
     6H|1IrG  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 cx[^D,usf~  
     ^_]ZZin  
    (d_z\U7l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8?Zhh.  
    • 用户必须输入所需的信息 RHUZ:r  
    - 入射场  qb? <u  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <- \|>r Q  
    - 系统参数 C:B7%<  
    - 制造条件 !v}TRGX  
    4)gG_k  
     R*r4)+gd  
    = wz}yfdrC  
    7.设计过程 &5 "!  0  
    i.mv`u Dm  
    <K0epED  
    L-|l$Ti"  
    xO|r<R7d7  
    s+:|b~  
    l5D)UO  
    设计和优化过程由两步完成： ~P|;Y<?3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nXT`7  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Mq\=pxC@  
     zxn|]P bS  
    8.系统模拟 {;{U@Z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _ /1/{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 FJ3S  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 -`faXFW'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 av'm$I|O  
    NzT &K7v  
     Jxvh;  
    .8YxEnXw)(  
    9. 初始几何光学设计的结果 +(*HDa|  
    =+iY<~8  
    IAO5li3  
     W9?* ~!  
    !+SL=xy!{  
    感兴趣的优化函数 RRja{*R  
    • 效率满足（>95%） L"b&O<N o  
    • 信噪比不满足（<30db） <&\ng^Z$  
    • 杂散光不满足（>5% UyRy>:n  
     c5^HGIe1  
    Jj=qC{]  
    6 - 3?&+  
    nI3p`N8j*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j:%,lcF  
           &GLDoLk6[  
    ,[;O'g?,g  
    w-Ph-L/  
     %r|sb=(yT  
    Q+Bl1xl  
    感兴趣的优化函数 $9YQ aN%  
    • 效率满足（>95%） 9Jwd*gevV  
    • 信噪比满足（<30db） 3H,x4L5j  
    • 杂散光满足（<5%） wa[L[mw  
    TdPd8ig8{  
    11.总结 -@XSDfy7S  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @\?HlGWEf  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `W x| 4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 nL?P/ \  
    • 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。 z@ `o(gh  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 M@T{uo  
     
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