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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 #a~BigZ[G  
     aG~zMO_)]  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Y3FFi M[s~  
    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。 .d[ ^&<^  
    WQ.{Ag?1  
    2．模拟任务 km5gO|V>m  
    #W|Obc]K  
    &08dW9H  
    DOE： :AFU5mR4&  
    相位型衍射 qxAh8RR;/  
    光束整形器 EA1&D^nT  
    直径：2mmx2mm C;/ONF   
    形状：圆形 0V]MAuD($  
    相位级次：16     &\~*%:C  
    r(Z?Fs/  
    Qjnh;uBO  
    3.建模任务：入射光场 "(p/3qFY  
    mLkp*?sfC  
    pO5j-d *  
    高斯准直激光光束的光束参数 *S}CiwW>/  
    Rr CG(Bh  
    • 波长：632.8nm ,X:3w3nr^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm I+.U.e^gx  
    O;V^Fk(  
    &=M4Z/Ao  
     &Z!y>k%6  
    4.建模任务：期望输出光场 mbX'*up  
    \),f?f-m  
    dMsS OP0E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .57F h)Y  
    QJVB:>A  
    • FWHM-直径：0.5mm qrj f  
    • 边缘宽度：50um M=ag\1S&ZF  
    • 效率：>95% YU+P+m2X  
    • 信噪比（SNR）：>30dB "s]  
    • 杂散光：<5% 4I2:"CK06  
    $8&Y(`  
     P*K"0[\n  
    <A|z   
    5.设计方案 [*(1~PrlO,  
    g@s`PBF7`  
    ^q/$a2<4  
    • 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）。 ntPj9#lf  
    • 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）。 +e*C`uP!  
    p< 0=. ~  
    (;05=DsO  
     3]lq#p:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )F&.0 '  
     :BV$3]y  
    <*^|Aj|#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ._A4 :  
    • 用户必须输入所需的信息 LY)Wwl*wc  
    - 入射场 ?q Q.Wj6Mj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） fJ _MuAv  
    - 系统参数 LE5N2k  
    - 制造条件 K re*~ "  
    ,?qJAV~>  
     9ei'oZ  
    g$"x,:2x{  
    7.设计过程 "+qZv(  
    {jR3D!hK  
    :6)!#q'g  
    U,T#{  
    %`$:/3P$U  
    kCz2uG)l  
    JzCkVF$  
    设计和优化过程由两步完成： mC\<fo-u  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gp 11/ .  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ;@gI*i N"  
     mAW(j@5sp  
    8.系统模拟 MNTVG&h  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 NRP) 'E  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "%dENK  
    • 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。 L7GNcV]c  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }2*qv4},!  
    L[Y$ `e{zd  
     {2 T:4i5  
    O0BDUpH  
    9. 初始几何光学设计的结果 >0 o[@gJl  
    Pj g#  
    EW4a@  
    jpR]V86G  
    Gx4uf  
    感兴趣的优化函数 >QN-K]YLL  
    • 效率满足（>95%） e?07o!7[;  
    • 信噪比不满足（<30db） d Efk~V\  
    • 杂散光不满足（>5% #n.v#FyNx  
     a Iyzt  
    IIXA)b!  
    D,FgX/&i/  
    l<S3<'&  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !nsr( 7X2  
           A(BjU:D(Oj  
    Yh"9,Z&wiR  
    =x(k)RTDu  
     )w&|VvM )L  
    ;Z"Iv  
    感兴趣的优化函数 s-x1<+E(  
    • 效率满足（>95%） glM42s  
    • 信噪比满足（<30db） +gBD E :  
    • 杂散光满足（<5%） v1}ijls  
    A>S7Ap4z>  
    11.总结 F &5iA\  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %zEy.7Ux  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {(F}SF{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Oo(xYy  
    • 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。 VB8eGMo  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 asp\4-?$o  
     
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