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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 pr tK:eGe2  
     zI^]esX!2_  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 mdW~~-@H  
    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。 K R,z^9  
    `'i( U7?  
    2．模拟任务 Xc*U+M >U  
    5.vG^T0w  
    %{!R l@  
    DOE： C!+I>J{4f  
    相位型衍射 1@>$ Gcc  
    光束整形器 dRW$T5dac  
    直径：2mmx2mm Z^yNLF*&V  
    形状：圆形 irbw'^;y  
    相位级次：16     |4;UyHh  
    fE]XWA4U  
    "?3`  
    3.建模任务：入射光场 edipA P~!  
    * **a2Z/(  
    IXpc,l `  
    高斯准直激光光束的光束参数 8|@9{  
    D:"{g|nW}  
    • 波长：632.8nm Dnw|%6Y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ~g6 3qs  
    iEm ?  
    L\%orLEmK  
     k&/OU:7Y  
    4.建模任务：期望输出光场 "%qzj93>  
    :e<7d8E5n{  
    "4o=,$E=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: A1 "SLFY  
    cPDQ1qre!  
    • FWHM-直径：0.5mm ]QVNn?PA8  
    • 边缘宽度：50um 3djC;*,9,  
    • 效率：>95% A\fb<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9QQyl\  
    • 杂散光：<5% gNYqAUG5  
    up>c$jJ  
     ;G\8jP'   
    q1?&Ev^  
    5.设计方案 r [:   
    F@ Swe  
    ) ZfdQ3  
    • 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;+h.;}<D  
    • 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）。 {vEOn-(7  
    t.p~\6Yi  
    I,yC D7l_  
     #Tw@wfaq)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 M{g%cR0  
     +N`ua  
    ziPR>iz-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $5x ,6[&  
    • 用户必须输入所需的信息 UT0){%2@  
    - 入射场 2i;7{7  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jhu07HX_  
    - 系统参数 7x);x/#8Z  
    - 制造条件 )R`xR,H  
    >/[GTqi  
      ]^'@ [<  
    [S5\#=_4S  
    7.设计过程 2c6g>?  
    `F<jLU^3  
    ,XDRO./+T  
    W-NDBP:  
    Q></`QWpoB  
    o1 M$.*  
    p sL?Y  
    设计和优化过程由两步完成： )nL`H^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^8.]d~j  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >B]'fUt5a  
     I:K"'R^  
    8.系统模拟 ^[:p|U2mA  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !;?+>R)h  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 cufH?Xg<  
    • 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。 M5gWD==uP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 S<'[%ihx  
    ,) J~,^f6  
     $Y69@s%f  
    ;>n,:355L  
    9. 初始几何光学设计的结果 :VTTh |E%#  
    '!/<P"5t  
    |{CfWSB7~@  
    SkmT`*v@  
    *S2ypzwRZ,  
    感兴趣的优化函数 "[y-+)WTG  
    • 效率满足（>95%） ZK>WW  
    • 信噪比不满足（<30db） bv&;R  
    • 杂散光不满足（>5% 'Lu__NfN  
     tH-C8Qxy  
    d_IAs  
    yUpgoX(6  
    Q ]}Hd-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 : |>Gc39`t  
           7(pF[LCF  
    h5(4*$%  
    q FAT]{{  
     e)(wss+d7P  
    %}%Qc6.H  
    感兴趣的优化函数 zAiXo__x  
    • 效率满足（>95%） =weSyZ1~  
    • 信噪比满足（<30db） .ev?"!Vpp9  
    • 杂散光满足（<5%） c@893<_  
    Q)IKOt;N]  
    11.总结 8P|D13- Q  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p,eTY[k?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $m/)FnU/  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 'Iw NTM  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 H!$o$}A  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ; #&yn=^  
     
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