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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 Ho<E"R\  
     o%:eYl  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 H,'c&  
    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。 u|e2T@t=  
    Ne%X:h  
    2．模拟任务 Jy9&=Qh   
    qp Z ".  
    D+OkD-8q  
    DOE： ZYG"nmNd  
    相位型衍射 _wIAr  
    光束整形器 ec|IT0;  
    直径：2mmx2mm [*fnTy  
    形状：圆形 \2YhI0skW  
    相位级次：16     =$MV3]  
    piU4%EO  
    ?S"xR0 *  
    3.建模任务：入射光场 V%))%?3x_  
    ctf'/IZ5  
    <iMLM<J<w  
    高斯准直激光光束的光束参数  m{~r6@  
    gN*8 zui  
    • 波长：632.8nm *N7\d9y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm : M Md@  
    =Oy,SX  
    \-^3Pe,  
     ^pn:SV  
    4.建模任务：期望输出光场 TWy1)30x  
    YPN|qn(  
    S5j#&i  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &kP>qTI^p~  
    @^%# ]x,:  
    • FWHM-直径：0.5mm M:ttzsd  
    • 边缘宽度：50um uy$o%NL-7  
    • 效率：>95% ~! @a  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Rc u/ @j{O  
    • 杂散光：<5% o;t{YfK  
    cng 1k  
     NS\'o )J  
    1_A< nt?'R  
    5.设计方案 5z0SjQ  
    o^Ms(?K%t  
    |KuH2, n0  
    • 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）。 5'X.Z:  
    • 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）。 8E D6C"6  
    !aLL|}S  
    $#CkI09  
     %#= 1?1s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (|W@p\Q  
     s+aeP  
    ALhu\x>AY  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )AnX[:y  
    • 用户必须输入所需的信息 3iDRt&y=.  
    - 入射场 }nkX-PG9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） < d?O#(  
    - 系统参数 vuHqOAFNs  
    - 制造条件 hW(Mf  
     0N md*r  
     zI&oZH^vn  
    u\50,N9Wp{  
    7.设计过程 %|UCs8EFm  
    *f1MgP*GKF  
    8!1vsEqv  
    90;[5c   
    t|1?mH9  
    SwLul4V  
    moh7:g  
    设计和优化过程由两步完成： geua8;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 oTZNW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gE|_hfm(  
      IG 6yt  
    8.系统模拟 (,[Oy6o  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3#W>  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |*Hw6m  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 f Vw+8[d0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 fs\l*nBig  
    YHl6M&*@  
     4;x{@Ln  
    SO9j/  
    9. 初始几何光学设计的结果 %+qD-{&  
    6Z0@4_Y@B6  
    Jc/*w  
    LNtBYdB`pK  
    (]1n!  
    感兴趣的优化函数 Y$shn]~  
    • 效率满足（>95%） .hXxh)F  
    • 信噪比不满足（<30db） '`I&g8I\  
    • 杂散光不满足（>5% J;HkR9<C  
     UO>ADRs}  
    ^ 14U]<  
    uL`;KD  
    pri=;I(2A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 eNR>W>;'  
            [td)v,  
    7' ]n_-fu  
    /0IvvD!7N  
     z1K@AaRx  
    R_`i=>Z-  
    感兴趣的优化函数 To.CY^M  
    • 效率满足（>95%） B|zJrz0q3  
    • 信噪比满足（<30db） )%I2#Q"Nt-  
    • 杂散光满足（<5%） -W<x|ph U  
    q,(U8  
    11.总结 FWNWOU  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9KkxUEkW  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 x\T 9V~8a  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W1fEUVj  
    • 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。 V4PI~"4q#1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Dk[m)]w\  
     
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