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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 noNm^hFL  
     > %*B`oqo  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 tkuc/Z/@  
    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。 x:5dC I  
    FN )d1q(~  
    2．模拟任务 I__4I{nI  
    _$/ +D:K  
    noA-)  
    DOE： _MYx%Z  
    相位型衍射 _zC (J  
    光束整形器 @qK<T  
    直径：2mmx2mm ~%y\@x7I  
    形状：圆形 5)+F(  
    相位级次：16     kI*UkM-  
    IlLn4Iw  
    VRS 2cc  
    3.建模任务：入射光场 #Ws 53mT  
    OM9 6`  
    #i@h{ R01  
    高斯准直激光光束的光束参数 6Dm+'y]l  
    l+ T, 2sd  
    • 波长：632.8nm {^&@g kYY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm bY#;E;'7  
    2eok@1  
    DBbc|I/[l  
     VEh]p5D  
    4.建模任务：期望输出光场 & 5 <**  
    UR>_)*  
    gM_:l  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: IUhp;iH  
    *Wyl2op6  
    • FWHM-直径：0.5mm b%0BkS*  
    • 边缘宽度：50um zW'/2W.  
    • 效率：>95% ;9rTE|n  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 3sC: jIp  
    • 杂散光：<5% kMe@+ysL  
    N+>'J23d!  
     pv$tTWk  
    1*R_"#  
    5.设计方案 4%bTj,H#  
    \JU ~k5j  
    sC6r.@[u8t  
    • 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）。 {a4xF2  
    • 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）。 ZDlu1>Q  
    |[wyc!nY).  
    A#:8X1w  
     /Nqrvy=  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i wz` x  
     'jbMTI  
    4 ?2g&B\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7x+=7,BZd  
    • 用户必须输入所需的信息 'oi2Seq  
    - 入射场 RdkU2Y}V  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9 x [X<  
    - 系统参数 ~|=rwDBZ8l  
    - 制造条件 8on[%Vk  
    /Hk07:"c  
     b3^R,6]x&  
    x(yX0 ,P/7  
    7.设计过程 c9|a$^I6  
    +G\0L_B  
    [0{wA9g  
    `wV|q~  
    I3ho(Kdi  
    6BPAux.]  
    )6C`&Mj  
    设计和优化过程由两步完成： 49y *xMn  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <"NyC?b+G  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 D3]@i&^B  
     |)';CBb  
    8.系统模拟 \vs%U}IrO  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _}z_yu#jY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0i _  
    • 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。 ${0%tCE  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 z-)*Q  
    $*aE$O6l  
     $OT}`Te~  
    xK=J.>h3  
    9. 初始几何光学设计的结果 rN'.&;Y5  
    d"p2Kx'*3  
    '@S,V/jy0z  
    H&u4v2  
    dRM5urR6,  
    感兴趣的优化函数 tbRE/L<  
    • 效率满足（>95%） u,!4vKx  
    • 信噪比不满足（<30db） 2Z-,c;21  
    • 杂散光不满足（>5% 8t--#sDy{0  
     3P3:F2S R  
    (,d/JnP  
    +0dQORo  
    &,_?>.\[<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B5 tx f.  
           #Ul4&QVeg  
    1riBvBT  
    g8rp|MOH  
     }^IwQm*i  
    %h3L  
    感兴趣的优化函数 J]$er0`LY  
    • 效率满足（>95%） P7cge  
    • 信噪比满足（<30db） K:Mujx:  
    • 杂散光满足（<5%） }ty"fI3&iY  
    - a   
    11.总结 [U% .Gi  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1mY+0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3^j~~ "2,w  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 e!.7no  
    • 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。 ]VzqQ=U%  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 uT'-B7N  
     
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