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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 #&k`-@b5|  
     ugu|?z*dI  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Y>J$OA:  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 dguN<yS- E  
    0?$jC-@k:  
    2．模拟任务 +$uQ_ve  
    A!^ d8#~.  
    ; b`kN;s  
    DOE： Z|#G+$"QV  
    相位型衍射 wsKOafrV  
    光束整形器 qWdob>u  
    直径：2mmx2mm 3(oB[9]s  
    形状：圆形 |j2$G~B6  
    相位级次：16     $etw'c0  
    nk*T x  
    ]lqe,>  
    3.建模任务：入射光场 ;f!}vo<;  
    ,q K'!  
    p!o?2Lbiw  
    高斯准直激光光束的光束参数 gcA,u)z}R  
    I^GZ9@UE  
    • 波长：632.8nm -=InGm\Y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm I&J>   
    6M#}&Gv  
    TWeup6k  
     CJYpgSr  
    4.建模任务：期望输出光场 9 df GV!Z  
    y$K[ArqX  
    =h>jo&=Wad  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (|2:^T+  
    }~#Tsv  
    • FWHM-直径：0.5mm YlC$L$%Zd.  
    • 边缘宽度：50um o.g)[$M8cF  
    • 效率：>95% LOEiV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K^Ho%_)  
    • 杂散光：<5% 8x`E UJ  
    4n0Iw  I  
     df)S}}#H  
    / tG[pg{[  
    5.设计方案 GK`U<.[c  
    >c@jl  
    O +u? Y  
    • 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）。 P_.zp5>  
    • 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）。 (:>Sh0.  
    !BjJ5m  
    xyrlR;Sk  
     <u}[_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 n[gc`#7|{e  
     IMSLHwZ  
    0i>>CvAl}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Q"s]<MtdS  
    • 用户必须输入所需的信息 cB6LJ}R  
    - 入射场 Gm[XnUR7V  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） BC)1FxsGf  
    - 系统参数 IP!`;?T=  
    - 制造条件 +F92_a4  
    i<M F8 $  
     cS%;JV>C  
    lNo]]a+_  
    7.设计过程 K*P:FCz  
    6SF29[&  
    *o=[p2d"X  
    P>hR${KE  
    2f5YkmGc";  
    Y^QG\6q  
    }_oQg_-7e  
    设计和优化过程由两步完成： VQI[ J  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .naSK`J,`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 r8Z.}<j  
     &&7&/   
    8.系统模拟 +yxL}=4s  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 kA/yL]m^S  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^g=j`f[T  
    • 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。 =J`M}BBx  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 i|xC#hV  
    ub]s>aqy   
     0*,] `A=  
    GK[9Cm"v  
    9. 初始几何光学设计的结果 nP0rg  
    ~{ucr#]C  
    Prrz>  
    O jH"qi  
    !8|?0>3)  
    感兴趣的优化函数 xk7VuS *  
    • 效率满足（>95%） GO3KKuQ=  
    • 信噪比不满足（<30db） $lg{J$ h8  
    • 杂散光不满足（>5% qb$M.-\ne  
     h\4enu9[RL  
    T%yGSk  
    fW$1f5g"  
    yeLd,M/I  
    10. 后续IFTA优化后的结果 EUby QL  
           mZ g'  
    Yo\%53w/  
    -d[Gy- J  
     U lPhW~F)  
    _FCg5F2U  
    感兴趣的优化函数 oK3PA  
    • 效率满足（>95%） 23X-h#w  
    • 信噪比满足（<30db）  Q!(qb  
    • 杂散光满足（<5%） B D [<>Wm  
    ,4r 4 <  
    11.总结 #&Rx?V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1]"S?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ri49r*_1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 usw(]CnH  
    • 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*?]A  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 |=[. _VH1  
     
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