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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 _ !^FW%  
     BWi 7v  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 w)m0Z4*  
    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。 6P*)rye  
    <<2b2?a S`  
    2．模拟任务 :D+ SY  
    qnfRN'  
    ^Lfn3.M  
    DOE： 9hs{uxwuEE  
    相位型衍射 W];6u  
    光束整形器 *ckrn>E{h  
    直径：2mmx2mm FTYLMQ i  
    形状：圆形  wpdEI(  
    相位级次：16     ? -F'0-t4%  
    33KPo0g7  
    {5tEsv  
    3.建模任务：入射光场 g1*H|n h2  
    13&>w{S}  
    ;?lM|kK  
    高斯准直激光光束的光束参数 ])wMUJWg2  
    YlcF-a  
    • 波长：632.8nm ^R'!\m|FR  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +e]b,9.sR  
    ]ifHA# z`~  
    ,WDAcQ8\  
     Lr\ B  
    4.建模任务：期望输出光场 MW[ 4^  
    bSmaE7  
    >)A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KW6" +,Th  
    Isgk  
    • FWHM-直径：0.5mm k`~br249  
    • 边缘宽度：50um S 2 h  
    • 效率：>95% ^$,kTU'=  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^oB1 &G  
    • 杂散光：<5% x0;}b-f  
    pVa|o&,  
     FuiW\=^  
    }7 z+  
    5.设计方案 f$W}d0(F;  
    %+! 9  
    I2lZ>3X{  
    • 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"~T*Qq-R  
    • 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）。 8oH54bFp  
    3L]^x9Cu)  
    }qdJ8K  
     &q}@[ )V4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 99>yaW  
     ,h`D(,?X  
    nW%=k!''  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %` [`I>  
    • 用户必须输入所需的信息 . _t,OX$  
    - 入射场 x,c68Q)g  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） JI,hy <3l0  
    - 系统参数 *B<I><'G  
    - 制造条件 q.QYn.CBZz  
    wP':B AQ4U  
     -*l[:5m  
    y8S6ZtA}2  
    7.设计过程 wEc5{ b5M  
    <0 idG  
    GWZXRUc  
    ?N*@o.  
    g):jZU]b  
    QGj5\{E_  
    64>[pZF8  
    设计和优化过程由两步完成： "wC5hj]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 8Xzx ;-&4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 I3$vw7}5Y  
     lFV|GJ  
    8.系统模拟 qTMz6D!Q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 gj;G:;1m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~ A|*]0,  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 5o ^=~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #R~NR8( z  
    :|Nbk58  
     L5uI31  
    ;l?(VqX_E  
    9. 初始几何光学设计的结果 &.4_4"l(  
    Zs|sPatV<  
    ',j-n$Z^=  
    =e/4Gs0*  
    ^v5hr>m  
    感兴趣的优化函数 GZX!iT  
    • 效率满足（>95%） @BhAFv,7  
    • 信噪比不满足（<30db） kDa#yN\  
    • 杂散光不满足（>5% *)D*iU&  
     deY<+!  
    becQ5w/~  
    ClZyQ=UAD  
    [E7@W[xr  
    10. 后续IFTA优化后的结果 }PL  
           {Dq51  
    P`"DepeD  
    ]m>MB )9  
     d`7] reh  
    (UXB#I~  
    感兴趣的优化函数 GTNTx5H  
    • 效率满足（>95%） #7ZBbq3=  
    • 信噪比满足（<30db） JCfToFB  
    • 杂散光满足（<5%） UQPE)G  
    D9C; JD  
    11.总结 !P3|T\|]+  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :|3 C-+[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 $?{zV$r1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %BLKB%5  
    • 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。 hDMp^^$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 5xUPqW%3  
     
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