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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 >?@5>wF  
     5SY%B#;5G  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Q4cCg7|0  
    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。 $'V^_|EL7  
    Jw]!x1rF~  
    2．模拟任务 I/(U0`%  
    sBadiDG~9  
    X~r9yl>  
    DOE： x {NBhq(4  
    相位型衍射 0Q{lyu  
    光束整形器 m \)B=H!bz  
    直径：2mmx2mm /GgID!8  
    形状：圆形 (,I:m[0  
    相位级次：16     i6#*y!3{  
    4;YP\{u  
    TDo)8+.2 z  
    3.建模任务：入射光场 ZH Q?{"  
    <W0(!<U  
    xQ"uC!Gu4  
    高斯准直激光光束的光束参数 l!,tssQ  
    M+&~sX*a  
    • 波长：632.8nm a[K&;)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ql@2<V{  
    %r[`HF>  
    $ +WXM$N  
     gCg hWg{S  
    4.建模任务：期望输出光场 7rdmj[vu  
    %NkiYiA  
    )xcjQkb  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;T^s&/>E  
    h ;uzbu  
    • FWHM-直径：0.5mm 7]rIq\bM  
    • 边缘宽度：50um \ aJ>?   
    • 效率：>95% @K]`!=vUk  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4 ?BQ&d  
    • 杂散光：<5% zLl-{Kk  
    Cj>HMB}  
     x@Gg fH<l  
    [x)T2sA  
    5.设计方案 RJ?)O#}  
    I;@q`Tm  
    a~yiLq  
    • 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）。 P.Tnq  
    • 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）。 G+=G c(J  
    "7sv@I_j  
    {e&fBX6;  
     Ihf>FMl:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 P'h39XoZ  
     gbMA-r:IC  
    ;I5P<7VW  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?*V\ -7jg  
    • 用户必须输入所需的信息 1V`-D8-?  
    - 入射场 B\ 'rxbH  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） d\qszYP[  
    - 系统参数 ;X+0,K3c  
    - 制造条件 ;^:8F  
    /'8%=$2Kw  
     ds*gL ~k^  
    JX'}+.\  
    7.设计过程 J-+mdA  
    Q7u|^Gu,5  
    lfBCzxifC  
    >yc),]1~  
    ?n<F?~  
    W.4R+kF<  
    P_b5`e0O  
    设计和优化过程由两步完成： iAe"oXK|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =X(N+(1~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Ip{hg,>  
     =9,mt K~  
    8.系统模拟 Q:) 4  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (f"Qz~R|6_  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  @mw1__?  
    • 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。 ecm+33C  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 BUZ74  
    $Ud9v4  
     53/$8=  
    jA8Bmwt;w  
    9. 初始几何光学设计的结果 =_&,^h@'3e  
    eAO@B  
    +Q"s!\5  
    R)d_0Ng  
    \>su97  
    感兴趣的优化函数 !rgXB(  
    • 效率满足（>95%） v$`3}<3-  
    • 信噪比不满足（<30db） "LYhYkI  
    • 杂散光不满足（>5% @<P;F  
     atZNX1LD[/  
    j^/<:e c.  
    Wv3p!zW3I  
    [*K9V/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $lB!Q8a$  
           NjS<DzKhK  
    #U'}g *  
    rG-x 3>b  
     e]1) _;b*  
    7.{+8#~nV  
    感兴趣的优化函数 UptKN|S&V  
    • 效率满足（>95%） lx$Z/f  
    • 信噪比满足（<30db） kK/>,Eg  
    • 杂散光满足（<5%） GwgY{-|`  
    -= c&K&  
    11.总结 cl23y}J_?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 XR=ebl  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4EeVO5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Oxu}W%BF*  
    • 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。 Yk{4 3yw  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $XyDw|z[  
     
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