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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 Xm&L B X  
     B erwI 7!=  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 -$@h1Y  
    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。 L0]_X#s>#  
    9!tW.pK5  
    2．模拟任务 et+0FF ,  
    Y^]rMK/;  
    h7@6T+#WoT  
    DOE： ctV,Q3'Z  
    相位型衍射 y> (w\K9W  
    光束整形器 J8~haim  
    直径：2mmx2mm 'f|o{  
    形状：圆形 _XT pU  
    相位级次：16     We z 5N  
    H']+L~j  
    |&jXp%4T  
    3.建模任务：入射光场 Aa]"   
    SY8C4vb'h  
    O9p|a%o  
    高斯准直激光光束的光束参数 "I TIhnE  
    nF/OPd  
    • 波长：632.8nm aN=B]{!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm GJUL$9  
    6@Y|"b  
    !%>7Dw(kt  
     /Q )\+  
    4.建模任务：期望输出光场 h.fq,em+H  
    J. @9zA&  
    XZwK6F)L  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: BluVmM3Vj  
    |D.ND%K&  
    • FWHM-直径：0.5mm $7uA%|\  
    • 边缘宽度：50um u2[w#   
    • 效率：>95% U%<Inb}ad  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |)G<,FJQE_  
    • 杂散光：<5% ]cruF#`%  
    . [ mR M  
     V1JIht>Opo  
    ]s748+  
    5.设计方案 4Xv*wB1  
    8.~kK<)!  
    0|b>I!_"g  
    • 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）。 1i ] ^{;]  
    • 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）。 o? $.fhD   
    K4);HJ|=  
    wvPk:1wD5  
      7[wieYj{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .>nRzgo  
     !g.?  
    _-Fs# f8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O| hpXkV  
    • 用户必须输入所需的信息 b_):MQ1{  
    - 入射场 g zg_>2Sj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） zv"Z DRW  
    - 系统参数 n-OL0$Xu  
    - 制造条件 Xs?o{]Fe  
    YrKWA  
     !Rt>xD  
    MqUH',\3  
    7.设计过程 &! ?eL  
    1'\/,Es  
    >dG[G>  
    e 3TI|e_  
    alvrh'51  
    OydwE  
    eGHaY4|  
    设计和优化过程由两步完成： JO< wU  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i7>tU=  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 IN G@B#Cl  
     o0vUj  
    8.系统模拟 t<viX's  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 VM,]X.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 I 2|Bg,e  
    • 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。 I.k *GW  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C73 kJa  
    &9)\wnOS  
     |H+Wed|  
    %|i`kYsy  
    9. 初始几何光学设计的结果 :[!j?)%>  
    \K!VNB>h  
    5[u]E~Fl}  
    I(0~n,=j  
    \} :PLCKT  
    感兴趣的优化函数 (=@h23 vH  
    • 效率满足（>95%） {jX2}  
    • 信噪比不满足（<30db） J6aef ^>  
    • 杂散光不满足（>5% N' `A?&2ru  
     3;s\OW`  
    /RC7"QzL  
    J S_]FsxD  
    KMjhZap%  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4Wm@W E  
           <yFu*(Q  
    ]`+HO=0  
    'ub@]ru|  
     Fun^B;GA:  
    ~O &:C{9=  
    感兴趣的优化函数 =rCIumqD-}  
    • 效率满足（>95%） b`O'1r\Y;  
    • 信噪比满足（<30db） /CG"]!2 "  
    • 杂散光满足（<5%） )f<z% :I+Z  
    4Ic*9t3  
    11.总结 exUu7& *:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *itUWpNhr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 xx%j.zDI]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 k{SAvKx=  
    • 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。 ~AT'[(6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *6DB0X_-}  
     
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