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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 6h1pPx7zU  
     n9V8A[QJ  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Wp^ A.  
    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|nt(-JX  
    )g ?'Nz  
    2．模拟任务 !14l[k+\  
    )Dyyb1\)  
    L#N ]1#;  
    DOE： Qa"4^s  
    相位型衍射 M`?ATmYy  
    光束整形器 Q'aVdJN,  
    直径：2mmx2mm C-H6l6,  
    形状：圆形 Y0ACJ?|  
    相位级次：16     SOluTFxUw  
    0hq\{pw_y*  
    &Zo+F]3d  
    3.建模任务：入射光场 P8 R^46  
    ozl>Au  
    !4$-.L)#  
    高斯准直激光光束的光束参数 '^tC|)  
    Ib"fHLWA^!  
    • 波长：632.8nm +ux`}L(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -5@hU8B'a  
    b\H,+|i K  
    B+2.:Zn6  
     /Y [ b8f  
    4.建模任务：期望输出光场 SU(J  
     k.\4<}  
    ?&POVf>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: DKG; up0  
    Sb`SJ):x  
    • FWHM-直径：0.5mm `* cJc6  
    • 边缘宽度：50um )ZpMB  
    • 效率：>95% 5[P^O6'  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h@Ix9!?+  
    • 杂散光：<5% Q;kl-upn~8  
    ' ?EG+o8  
     X|y0pH:S  
    _$KkSMA~_  
    5.设计方案 [!4V_yOb  
    X rut[)H  
    '<AE%i,  
    • 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）。 )9+H[  
    • 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）。 r(g2&}o\  
    $LtCI  
    r<'B\.#tp>  
     |lh&l<=(f  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1:4u]$@E  
     L tK,_j  
    Hh%|}*f_,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 MF +F8h>/  
    • 用户必须输入所需的信息 @ZtvpL}e  
    - 入射场 gKRlXVS  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） S0;s 7X#c  
    - 系统参数 5E2T*EXSh  
    - 制造条件  xC2y/ ?  
    ,N8SP 'R  
     :*J!  
    5w</Ga  
    7.设计过程 ~_ko$(;A  
    4cDe'9 LA  
    <M\#7.](  
    +aOX{1w  
    L"( {6H  
    %\!@$]3q  
    *++}ll6  
    设计和优化过程由两步完成： ]MB6++.e  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 A9LVS&52  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [2z >8 SL  
     |43Oc:Ah+  
    8.系统模拟 GsIqUM#R  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 O*c<m,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8B6 -f:  
    • 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。 iL'j9_w,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Om2w+yU  
    m|PJwd6  
     A#]78lR  
     `dIwBfg_  
    9. 初始几何光学设计的结果 @[]#[7  
    P-X2A2  
    l <yYfGO  
    [f=Y*=u9,  
    `?SLp  
    感兴趣的优化函数 eU\_m5xl"  
    • 效率满足（>95%） I\|.WrMNi  
    • 信噪比不满足（<30db） o RK:{?Y  
    • 杂散光不满足（>5% H_w?+Rig  
     0_-P~^A  
    VBK|*Tl  
    o>HGfr,N  
    E|_}?>{R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 z]!w@:  
           mnU8i=v0 A  
    2FR 5RG oD  
    2Vx x  
     9yj'->dL  
    ^t,haO4  
    感兴趣的优化函数 ,Eo\(j2F.  
    • 效率满足（>95%） FDuIm,NI  
    • 信噪比满足（<30db） "lL/OmG  
    • 杂散光满足（<5%） _U Y5  
    -f"{%<Q  
    11.总结 1tlqw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @GF3g=  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d1 lxz?r  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 J@qLBe(v  
    • 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。 Fm+V_.H/;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 D{JwZL@7k2  
     
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