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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 I \%Lb z  
     :E&T}RN  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 od's1'c R  
    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。 sPTUGx'  
    1Da [!^u,D  
    2．模拟任务 3a)Q:#okD  
    sCCr%r]zL  
    Z#:@M[HH{  
    DOE： n@,eZ!  
    相位型衍射 <07W&`Dw  
    光束整形器 =yhfL2`aw  
    直径：2mmx2mm V >uW|6  
    形状：圆形 NE%yv,B  
    相位级次：16     &trh\\I"  
    WCl;#=  
    F20-!b  
    3.建模任务：入射光场 PZg]zz=V4  
    }ZVv  
    f#Cdx"  
    高斯准直激光光束的光束参数 _v=WjN  
    9x^ /kAB  
    • 波长：632.8nm :O+b4R+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm m1o65FsY08  
    >8;%F<o2  
    Jd2Y)  
     &`Z)5Ww  
    4.建模任务：期望输出光场 &Wz:-G7<n  
    m:O2_%\l  
    {!Z_&i5  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7^ {hn_%;  
    35kbE'  
    • FWHM-直径：0.5mm il%tu<E#J~  
    • 边缘宽度：50um n >PM_W  
    • 效率：>95% %vYlu%c<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +9rbQ? '  
    • 杂散光：<5% &0Zk3D4  
    (wF$"c3'{  
     ! e,(Zz5  
    ~EkGG .  
    5.设计方案 kGiw?~t=%  
    3CuoB b8  
    }gRLW2&mR>  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 \1'R}B@;  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 V*uu:  
    g@f/OsR76  
    K2`WcEe  
     :!15>ML;-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %)ov,p |  
     -+@~*$ d  
    ~0GX~{;r  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,,wx197XeD  
    • 用户必须输入所需的信息 v$/i5kcWx  
    - 入射场 :?6$}GcW  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） vbh#[,lh  
    - 系统参数 zn$ Ld,  
    - 制造条件 W%Q>< 'c  
    rWKLxK4oU  
     l<_mag/j9o  
    _?LI0iIFx  
    7.设计过程 I19F\ L`4  
    1U9N8{xg9  
    zb,`K*Z{  
    ([o:_5/8I  
    5{aQ4H>~tx  
    _'dy$.g  
    CGl+!t{  
    设计和优化过程由两步完成： ;K-t  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 uxiX"0)g>  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %t.IxMY  
     g c=|< (  
    8.系统模拟 RW8u0 ?b  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ?|yJ #j1=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $:Z xb  
    • 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。 o;C)!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1 K',Vw_  
    ED&KJnquWJ  
     q`zR6  
    iPNs EQ0We  
    9. 初始几何光学设计的结果 }gaKO 5  
    ~36XJ  
    uRhH_c-6C  
    Ll48)P{+}V  
    me\)JCZpb{  
    感兴趣的优化函数 rn*VL(Yd(  
    • 效率满足（>95%） P"<ad kr  
    • 信噪比不满足（<30db） `P*j~ZLlXN  
    • 杂散光不满足（>5% S@-X?Lu  
     RlI qH;n  
    vbJMgdHFR  
    Q-CVq_\3I  
    m':m`,c!  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <-7Ha_#  
           .AS,]*?Zn%  
    9j9?;3;  
    +Q&@2 oY"  
     -W vAmi  
    U?yXTMD  
    感兴趣的优化函数 n&&y\?n  
    • 效率满足（>95%） Pfy;/}u^c  
    • 信噪比满足（<30db） {'C74s  
    • 杂散光满足（<5%） |9M y>8k(  
    l).Ijl}AH;  
    11.总结 e#{L ~3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {+}Lc$O#C  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Os+ =}  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %)]RM/e8  
    • 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。 a)b@en;v  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 F@3,>~[%I  
     
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