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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 VsMTzGr  
     I~P]_D mM  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 pz@wbu=($4  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 ;Jq 7E  
    @ wJ|vW_.  
    2．模拟任务 0]^ke:(#  
    6 P6Pl&  
    %N }0,a0  
    DOE： F8%.-.l)  
    相位型衍射 7Eett)4  
    光束整形器 @u}1 S1  
    直径：2mmx2mm ag\xwS#i5H  
    形状：圆形 6YeEr!zt%  
    相位级次：16      b"C1  
    vpl> 5%  
    ^u[n!R\  
    3.建模任务：入射光场 c O[Hr  
    .q^+llM  
    (lBwkQNQGd  
    高斯准直激光光束的光束参数 <; (pol|  
    ?$&iVN^UA  
    • 波长：632.8nm r.T!R6v}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8KU5x#  
    pAd 8-a  
    "TboIABp:H  
     LmQS;/:  
    4.建模任务：期望输出光场 {"x8 q  
    K_X10/#b&  
    }b5If7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Z} Ld!Byz  
    y6*9, CF  
    • FWHM-直径：0.5mm vUU)zZB ~  
    • 边缘宽度：50um } JePEmj  
    • 效率：>95% -'iV-]<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB m$X0O_*A  
    • 杂散光：<5% lQSKY}h  
    k;bdzcMkQ  
     {!`0i  
    3RyB 0 n  
    5.设计方案 R!8qkG  
    )Kw Gb&l&  
    A=S_5y  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 nr t3wqJ  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。  KDODUohC  
    *$eMM*4  
    O-D${==  
     !b0ANIp  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 D|`I"N[<  
     dO{a!Ca  
    C;C= g1I}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /d\#|[S  
    • 用户必须输入所需的信息 Bi'qy]%  
    - 入射场 Av#_cL  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） a2MFZe  
    - 系统参数 pS vqGJU3  
    - 制造条件 E~y@ue:  
    ?pF7g$>q  
     cR0OJ'w  
    l,pI~A`w_  
    7.设计过程 ]N\J~Gm  
    )S;pYVVAl  
    &r)i6{w81  
    dP0%<Q|  
    ,a&&y0,  
    :Rq>a@Rp  
    {|;5P.,l  
    设计和优化过程由两步完成： #BK3CD(&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 0"*!0s ~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 bCv^za]P6  
     GRt1]%l#$  
    8.系统模拟 tS2Orzc>,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 |@a.dgz,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 EO<{Bj=2  
    • 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。 8hK\Ya:mP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 y$f{P:!"{3  
    ^` 96L  
     2,nVo^13}  
    l20fA-T _I  
    9. 初始几何光学设计的结果 zuq7 x7  
    ^+hqGu]M  
     m,,FNYW  
    h]6"~ m  
    _Py/,Ks.q  
    感兴趣的优化函数 'D B4po.   
    • 效率满足（>95%） u0)~Im,X  
    • 信噪比不满足（<30db） /:YJ2AARY  
    • 杂散光不满足（>5% nMniHB'  
     mkR1iY  
    1h"CjOp,7  
    -t<8)9q(  
    A1mxM5N  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :KJG3j?   
           JwkMRO  
    ) N8 [@  
    8b^v@|)N  
     zSpL^:~  
    vbDSNm#Yv  
    感兴趣的优化函数 _x.<Zc\x  
    • 效率满足（>95%） 1nt VM+  
    • 信噪比满足（<30db） D 2U")g}U  
    • 杂散光满足（<5%） J^Dkx"1GD  
    ,}("es\b  
    11.总结 7lo`)3mB  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (&=<UGY(w  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 YkPc&&#  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ac0^`  
    • 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。 i|@lUXBp  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =`8%qh  
     
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