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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 };=44E'7  
     [C"[#7  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ^Gs=U[**  
    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。 I T\lkF2  
    U1wsCH3+n  
    2．模拟任务 4dwG6-  
    ;=[~2*8  
    wUbs9y<  
    DOE： *?GV(/Q  
    相位型衍射 $WV N4fg  
    光束整形器 T+y3Ph--^  
    直径：2mmx2mm ~3u'=u9l  
    形状：圆形 IfdgMELk  
    相位级次：16     \-?@ &' :  
    j>70AE3[8  
    g^dPAjPQ  
    3.建模任务：入射光场 a;2Lgv0/  
    &XnbZ&_  
    C/{tvY /o  
    高斯准直激光光束的光束参数 f(o1J|U{  
    I2$.o0=3Y  
    • 波长：632.8nm `1eGsd,f  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm $Jt+>.44  
    j\Z/R1RcW  
    9<ev]XaSl  
     uS%Y$v  
    4.建模任务：期望输出光场 Alsr6uLT1  
    8=#J:LeXj  
    dfmxz7V  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Xt!%W    
    Ew|VDD(.  
    • FWHM-直径：0.5mm \!["U`\.K  
    • 边缘宽度：50um itmdY!;<  
    • 效率：>95% P,ox) )+6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A $9^JF0$  
    • 杂散光：<5% V>`xTQG  
    >lRa},5(  
     9ntXLWK7e  
    =h4* ^NJ  
    5.设计方案 ;be2sTo  
    0m|$ vb  
    'NJCU.lKm  
    • 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）。 $]G_^ji)K  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 T@ [*V[  
    1Ue;hu'q:  
    PV*U4aP  
     u5, \Kz  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q~^qf  
     -}B&>w,5  
    *[(}rpp M  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 i5>]$j1/  
    • 用户必须输入所需的信息 AC$:.KLI  
    - 入射场 @@,l0/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]0VjVU-  
    - 系统参数 a/Cd;T2  
    - 制造条件 lJfn3  
    gsqpQq7  
     5 ,0fL  
    Z>)(yi9+  
    7.设计过程 26c,hPIeXY  
    b`@aiXN)+  
    RN0@Q~oTI  
    JO4rU- n  
    &gn^i!%Z)  
    /5ngPHy&  
    8u,f<XHi"a  
    设计和优化过程由两步完成： !18M!8Xea  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <mm. b  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 liW0v!jBo  
     p?mQ\O8F  
    8.系统模拟 _`/: gkZS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Fu*~{n  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ix;9D'^}  
    • 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。 DA5kox&cU  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jXBAo  
    #|\NG  
     6]=R#d 7U  
    >AT{\W!N  
    9. 初始几何光学设计的结果 IpX>G]"-C  
    $nB4Ie!WcR  
    CH6^;.  
    ,;aELhMZ  
    L#Mul&r3x0  
    感兴趣的优化函数 U*.Wx0QM  
    • 效率满足（>95%） E,]G Ek  
    • 信噪比不满足（<30db） t;7 tuq   
    • 杂散光不满足（>5% 0-ISOA&  
     n+Ia@ $|m  
    >a@c5  
    LV4]YC  
    eIz T(3(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Gz]p2KBg  
           f?_UT}n  
    :27GqY,3sK  
    j4v.8;  
     L'dR;T[;  
    YQyf:xJ  
    感兴趣的优化函数 kKU,|> 3h  
    • 效率满足（>95%） 'N?,UtG R  
    • 信噪比满足（<30db） pDGX$1O"  
    • 杂散光满足（<5%） WD=#. $z$  
    jG"n);WF  
    11.总结 rkF]Q_'`t;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }B{bM<dF  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 K,7IBv,B[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $ e<&7  
    • 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。 ?0>% a$`  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 O1+2Z\F  
     
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