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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 V@$B>HeK  
     }%VHBkuc  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 R)#"Ab Z'  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 Z I8p(e  
    *6uiOtH  
    2．模拟任务 I!bG7;=_  
    UPbG_ #"wZ  
    'HOt?lpu!  
    DOE： FCg,p2  
    相位型衍射 y_\d[  
    光束整形器 [9w8oNg0  
    直径：2mmx2mm 3c6<JW  
    形状：圆形 2^|*M@3r  
    相位级次：16     A0'Yfuie  
    _N<8!(|w  
    >:Rc%ILym  
    3.建模任务：入射光场 `/0FXb 8h  
    -1fT2e  
    U2G\GU1 X  
    高斯准直激光光束的光束参数 V;>p@uE,P  
    P*\.dAi  
    • 波长：632.8nm <}|+2f233+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm P,,@&* :  
    OYe @P  
    CA{c-kG  
     uYV# '%  
    4.建模任务：期望输出光场 3Y>!e#  
    vh((HS-)  
    63ht|$G  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *r[PZ{D+  
    U#YM)8;Iz  
    • FWHM-直径：0.5mm {"O'kx  
    • 边缘宽度：50um ' R{ [Y)  
    • 效率：>95% `2 {x 8A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ny{|{ a  
    • 杂散光：<5% i/~A7\:8%  
    ^G=s<pp  
     Dk/;`sXV  
    vX&Nh"0H&  
    5.设计方案 SeKU ?\  
    {G_ZEo#x8,  
    K o,O!T.  
    • 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）。 `j@2[XdHu  
    • 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）。 z0a=A:+/  
    ~fEgrF d  
    c_+}`  
     h%pgdix  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 m\[r6t]V  
     .#P'NF(5#  
    DjtUX>e  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LC/6'4}_  
    • 用户必须输入所需的信息 N_Yop  
    - 入射场 _r&`[@m  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e5C560  
    - 系统参数 NEJxd%-  
    - 制造条件 | M4_@P  
    Y@F@k(lOo  
     r:<UV^; 9l  
    )y_MI r  
    7.设计过程 Z_Hc":4i  
    |I6\_K.=L  
    #D&eov?  
    p8frSrcU  
    g7rn|<6FI  
    U)o(}:5xF  
    V!(Ty%7  
    设计和优化过程由两步完成： Z-.`JkKd8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 K#kU6/  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gYw4YP0Gz  
     FTsvPLIv"  
    8.系统模拟 txw:m*(%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ".Luc 7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h%9#~gJ})  
    • 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。 -xPv]j$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 +"'cSAK  
    +QGZ2_vW  
     uPQ:}zL2  
    F$F,I,$ "  
    9. 初始几何光学设计的结果 sFuB[ JJ}  
    >$j?2,Za(V  
    3o5aB1   
    9{]U6A*K0w  
    Q,S~+bD(z  
    感兴趣的优化函数 ozy~`$;c  
    • 效率满足（>95%） :q/%uca9  
    • 信噪比不满足（<30db） <k+dJ=f  
    • 杂散光不满足（>5% a6cq0g[#z  
     T%B&HsH  
    Ru9QQaHE  
    Bf1,(^3XH  
    Btp 9v<"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Nr8#/H2f  
           SfLZVB  
    b"DaLwKkz  
    ZF^$?;'3  
     XEl-5-M"  
    LVP2jTz  
    感兴趣的优化函数 agp`<1h9  
    • 效率满足（>95%） *")Req  
    • 信噪比满足（<30db） gqJSz}'  
    • 杂散光满足（<5%） Au~l O  
    jfF   
    11.总结 ?5-Y'(r  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ;5Spdi4w  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4c^WQ>[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 jrk48z  
    • 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。 Mtq\xF,/+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 EIQ`?8KSR  
     
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