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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 !PQRlgcG  
     ;{ezK8FJ}@  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 xp &I~YPH  
    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。 9z-"JnM  
    zCQv:.0L  
    2．模拟任务 eU12*(  
    z^b\hR   
    + X ?jf.4  
    DOE： $_ NaxV  
    相位型衍射 e-s@@k  
    光束整形器 vx4& ;2  
    直径：2mmx2mm \.{JS>!  
    形状：圆形 6%'{Cq1DE  
    相位级次：16     /# eBDo  
    cK258mY  
    kQb0pfYs  
    3.建模任务：入射光场 UkYQ<MNO  
    td m{ V st  
    42C:cl} ."  
    高斯准直激光光束的光束参数 Po_9M4kU  
    OYzJE@r^  
    • 波长：632.8nm y, Z#? O  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm b'&pJ1]]}  
    Uyh   
    mSzwx/3"  
     WLpn,8qsY  
    4.建模任务：期望输出光场 d.+vjMI  
    ^Y&Cm.w  
    -Z Z$ 1E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: _(jE](,  
    qYh,No5\;t  
    • FWHM-直径：0.5mm RpXQi*c0  
    • 边缘宽度：50um SUEw5qitB  
    • 效率：>95% {7wvC)WW  
    • 信噪比（SNR）：>30dB QA3l:D}u  
    • 杂散光：<5% w0IB8GdF  
    !G,$:t1-=V  
     zbR.Lb  
    PHXP1)^}S  
    5.设计方案 W wE)XE  
    2mO#vTX4  
    So^`L s;S  
    • 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）。 =4 D_-Q  
    • 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）。 +,[3a%c)H  
    >(CoXSV5  
    :2My|3H\  
     :6/OU9f/R  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 P~<93  
     8?YW i  
    "{k )nr+7U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ak1)  
    • 用户必须输入所需的信息 =QfKDA  
    - 入射场 2P ?Iu&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %MJ7u}  
    - 系统参数 48Lmy<}*  
    - 制造条件 LPn }QzH  
    Z ~9N  
     \Sby(l  
    =.oWguzu  
    7.设计过程 t"p#ii a  
    sri#L+I  
    J\+gd%  
    UMwMXmZNJ  
    k#5e:VOb  
    "3|"rc&F#  
    Oc9>F\]_m  
    设计和优化过程由两步完成： d`<^+p)oy  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <57l|}8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +i#sS19h  
     V8$bPVps  
    8.系统模拟 ,M&0<k\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 $ cK B+}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 T\!SA  
    • 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。 SzlfA%4+GR  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  RhNaYO  
    #Rx"L&3Ue  
     !b->u_  
    {kl{mJ*  
    9. 初始几何光学设计的结果 kr`BUW3  
    Gi2ad+QH-  
    ([CnYv  
    AJ` v  
    *tM7>  
    感兴趣的优化函数 E:4P1,%01+  
    • 效率满足（>95%） 0 ;_wAk  
    • 信噪比不满足（<30db） L sDzV)  
    • 杂散光不满足（>5% ,PMb9 O\B  
     MupW=3.38  
    QiE<[QP{g  
    +F~0\#d  
    -Bo~"q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Eh@T W%9*  
           uWB:"&!^  
    B+e_Y\B u  
    *Iwk47J ;a  
     ow+Dd[i  
    $#7J\=GZ+  
    感兴趣的优化函数 }\939Y  
    • 效率满足（>95%） Wbn[Q2h5  
    • 信噪比满足（<30db） 3']:1B  
    • 杂散光满足（<5%） {p e7]P?  
    'ztL3(|X6  
    11.总结 B3>Uba*-)}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Z&]+A,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <duBwkiG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a()6bRc~T  
    • 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。 NB3Syl8g  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 g{ v5mly  
     
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