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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 CF+_/s#j^  
     Y3r%B9~  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 MxSM@3v(  
    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。 NLS%Sq  
    cs T2B[f9D  
    2．模拟任务 j;s"q]"x]  
    *:>"q ej  
    qY~`8 x  
    DOE： L!=4N!j  
    相位型衍射 QA2borfy  
    光束整形器 ]?3un!o3o  
    直径：2mmx2mm '&.#  
    形状：圆形 d*A*y^OD  
    相位级次：16     .uyGYj-C  
    4!+pc-}-  
    [ j3&/  
    3.建模任务：入射光场 vr0WS3  
    ~.A)bp  
    }| J79s2M  
    高斯准直激光光束的光束参数 HHq_P/'  
    6b%WHLUeT  
    • 波长：632.8nm j'%$XvI  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm bhkUKxd  
    BYs-V:  
    w4W_iaU  
     Y^ kXSU  
    4.建模任务：期望输出光场 CamE'  
    BZud) l24  
    PUo/J~v  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: F#5B<I  
    xEf'Bmebk  
    • FWHM-直径：0.5mm A,\6nO67  
    • 边缘宽度：50um Fx5d:!]:$?  
    • 效率：>95% y]J89  
    • 信噪比（SNR）：>30dB {Zh>mHW3  
    • 杂散光：<5% K$M^gh0  
    N@O8\oQG  
     L:_bg8eD#  
    ogL EtqT  
    5.设计方案 AZa 6 C w  
    D[_|*9BC  
    SV v;q?jZ  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Qtbbb3m;  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 HPb]Zj  
    6U[4%(  
    ]%BWIqbr  
     J9\a{c;.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ({JHZ6uZ  
     @J5Jpt*IE  
    TF 'U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4'-|UPhx  
    • 用户必须输入所需的信息 Si_%Rr&jW  
    - 入射场 x9x E&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4m*M,#mV  
    - 系统参数 d?:=PH  
    - 制造条件 ,WvY$_#xW%  
    :um|nRwy9  
     rS4@1`/R  
     .&9 i  
    7.设计过程 PH> b-n  
    '@jXbN  
    %{/%mJoX  
    3t<a $i  
    _~rI+lA  
    /9zE^YcT  
    ?0YCpn  
    设计和优化过程由两步完成： ~=KJzOS,S  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 *^RmjW1I  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 v.:3"<ur}  
     ~(pmLZ<GW}  
    8.系统模拟 _R.B[\r@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 - /(s#D  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jCrpL~tWT  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 /[6j)HIS  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =egW  
    N nk@h  
     9*E7}b,  
    Qt,M!i,  
    9. 初始几何光学设计的结果 `5~ +,/Ys  
    _UT$,0u_i  
    n+BJxu?  
    w.lAQ5)I%\  
    UN%Vg:=  
    感兴趣的优化函数 !2z?YZhu  
    • 效率满足（>95%） >~`r:0',  
    • 信噪比不满足（<30db） "Ae@lINn[y  
    • 杂散光不满足（>5% $uap8nN  
     \EKU*5\Hp>  
    Pl<; [cB  
    m8 SA6Y\  
    (`6T&>(4  
    10. 后续IFTA优化后的结果 X^\> :<  
           zfc3)7  
    "Vr[4&`  
    KAsS [  
     {q<03d~9|G  
    A8q;q2  
    感兴趣的优化函数 m85WA # `  
    • 效率满足（>95%） B%KG3]  
    • 信噪比满足（<30db） QT9n,lX  
    • 杂散光满足（<5%） Dk+&X-]6x5  
    kl"+YF5/  
    11.总结 Qb! PRCHQ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !q-f9E4`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 HLBkR>e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 01T`Flz  
    • 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。 -F=v6N{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 M[z)6 .  
     
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