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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 <oT1&C{  
     F:#5Edo}A  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 _K{- 1ZYsi  
    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。 `uk=2k}&m  
    pV (Mh[ }P  
    2．模拟任务 O/ItN5B ;  
    ;Gn>W+Ae M  
    W.cc!8  
    DOE： 8jL^q;R_(  
    相位型衍射 YIZu{  
    光束整形器 LWhy5H;Es  
    直径：2mmx2mm  E^5  
    形状：圆形 fibudkg'>  
    相位级次：16     'q~<ZO  
    )CE]s)6+2  
    5bXpj86mY  
    3.建模任务：入射光场 3)o>sp)Ji$  
    :eD-'#@$u  
    [N~-9  
    高斯准直激光光束的光束参数 0F_hXy@K  
    0g=vMLi  
    • 波长：632.8nm ZnAQO3%y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ]3='TN8aQF  
    Ci 4c8  
    eg?p)|  
     N TDmOS\,  
    4.建模任务：期望输出光场 {` bX*]  
    T95FoA  
    VB4V[jraCF  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: o$%KbfXO]  
    hS &H*  
    • FWHM-直径：0.5mm $0P16ZlPC  
    • 边缘宽度：50um # c1LOz  
    • 效率：>95% Tmu2G/yi  
    • 信噪比（SNR）：>30dB '~f*O0_  
    • 杂散光：<5% HOH5_E>d  
    +/[Rvh5WZ  
     Evg#sPu\  
    VyYrL]OrA  
    5.设计方案 TC'SDDX  
    EXH,+3fQp  
    |E$q S)y  
    • 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）。 RL]$"  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 BdU .;_K  
    l*w'  O  
    s m G?y~  
     5eF tcK  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 lFIaC}  
     &YD+ s%OL  
    \Wppl,"6c  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Z[Iej:o5  
    • 用户必须输入所需的信息 N.]~%)K:{  
    - 入射场 aL;zN%Tw  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ge?DD,a c  
    - 系统参数 9fTl6?x  
    - 制造条件 fU%Ys9:wU  
    Gf.xr%mUZr  
     jVGAgR=[G  
    %RF$Y=c'C  
    7.设计过程 iK1{SgXrFI  
    47*2QL^zj  
    B>d49(jy  
    5S&Qj7kr  
    ouoIbA9X  
    fwzyCbks  
    [9~EH8  
    设计和优化过程由两步完成： 7TypzgXNe  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7J$rA.tu  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 d_Zj W  
     1g,gilc  
    8.系统模拟 !{(crfXB  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 +gBD E :  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (=gqqOOl~  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 A>S7Ap4z>  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 F &5iA\  
    %zEy.7Ux  
     {(F}SF{  
    Oo(xYy  
    9. 初始几何光学设计的结果 VB8eGMo  
    l$l6,OzS@  
    .Q@]+&`|}i  
    &pz`gna  
    <.BY=z=H  
    感兴趣的优化函数 /L! =##  
    • 效率满足（>95%） C deV3  
    • 信噪比不满足（<30db） 5OO XCtIKf  
    • 杂散光不满足（>5% RASk=B  
     SnvT !ca  
    " ~6&rt  
    ix?Z:pIS0  
    &lzCRRnvt  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?aTC+\=  
           VRY@}>W'  
    ab)ckRC  
    #zSNDv`  
     r<P?F  
    K@osD7-  
    感兴趣的优化函数 $}YN`:{  
    • 效率满足（>95%） 7VkjnG^!:  
    • 信噪比满足（<30db） !>K=@9NC|.  
    • 杂散光满足（<5%） tLdQO"  
    S4(?= ,^-  
    11.总结 qla=LS\-A+  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 O0pXHXSAL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z%3)w.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ln\Gv/)  
    • 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。 2AxKB+c1`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 8zJye6f;l  
     
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