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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 /L2ZI1v  
     j<)$ [v6  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 -*[)CR-{  
    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。 NG3:=  
    m Qx1co  
    2．模拟任务 #t1? *4.p  
    > .}G[C  
    ^m D$#  
    DOE： ~X2 # z |  
    相位型衍射 e`][zx  
    光束整形器 gktlwiCZ  
    直径：2mmx2mm L-U4 8 i  
    形状：圆形 % +  
    相位级次：16     dHOH]x  
    h*KDZ+{)  
    c]VK%zl  
    3.建模任务：入射光场 fA?Wf[`x  
    a'-xCV|^  
    R~A))4<%%  
    高斯准直激光光束的光束参数 'bZw-t!M@  
    LjGLi>kI~  
    • 波长：632.8nm &<#1G u_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _"D J|j  
    YH%U$eS#g  
    %#4;'\'5  
     NR&a er  
    4.建模任务：期望输出光场 Z>w@3$\z  
    aVV E 2:M  
    ?5Z-w  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: f]2gjQHM  
    |9 *$6Y  
    • FWHM-直径：0.5mm K; hP0J  
    • 边缘宽度：50um %NlmLWF.  
    • 效率：>95% b; ;y|H  
    • 信噪比（SNR）：>30dB N0D5N(kH%  
    • 杂散光：<5% Z$Ps_Ik  
    ;CL^2{  
     uVZm9Sp  
    <.lN'i;(  
    5.设计方案 4K;0.W;~|  
    biV|W@JM  
    "lA$;\&  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 <;+QK=f  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 23;\l   
    OB(~zUe.R  
    @$QtY(a  
     ou|3%&*"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T8T,G4Q  
     -xH3}K%  
    bX`]<$dr3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 b1e)w?n  
    • 用户必须输入所需的信息 75Bn p9  
    - 入射场 )d {8Cu6  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9% P$e=Ui#  
    - 系统参数 .$G^c   
    - 制造条件 .b*-GWx  
    =>TXo@rVN  
     N9Fu  
    CS"k0V44}  
    7.设计过程 z"sv,W  
    OnW,R3eg  
    +(q r{G?  
    /KJWo0zo  
    [S`Fm>,  
    -cXVkH{  
    Tkf4`Gxd  
    设计和优化过程由两步完成： =8qhK=&]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]=0D~3o3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \w{fq+G  
     | qf8y  
    8.系统模拟 \HJt}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }<P%W~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 LTD;  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 {-5 b[m(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 );F /P0P  
    ZcN%F)htm  
     Q F_K^(  
    MES|iB  
    9. 初始几何光学设计的结果 w\.z-6G  
    @2$iFZq~  
    vC5 (  
    Cd'SPaR  
    J&b&*3   
    感兴趣的优化函数 p@xK`=Urb  
    • 效率满足（>95%） {[B`q  
    • 信噪比不满足（<30db） x(88Y7o.t  
    • 杂散光不满足（>5% I03 45Hc  
     0l%|2}a  
    RE:$c!E!  
    3PZwz^oRh9  
    m`ab5<%Gn  
    10. 后续IFTA优化后的结果 t3$+;K(  
           Ne,u\q3f  
    p>]2o\["  
    W>7o ec  
     ~dqEUu!C  
    %8GY`T:^  
    感兴趣的优化函数 u%Yr&u  
    • 效率满足（>95%） & 5YI!; q,  
    • 信噪比满足（<30db） =G2A Ufn   
    • 杂散光满足（<5%） "Q@ZS2;A  
    # OQ(oyT  
    11.总结 vo DTU]pf  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 cS1BB#N0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 NCysYmt  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~v<,6BS<$Z  
    • 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。 \=/^H  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 s*j0uAq)up  
     
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