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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 Ez-o*&  
     SHh(ujz,  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 r $2   
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 v%Xe)D   
    I'YotV7  
    2．模拟任务 1r4/McB  
    ~(S4/d5  
    pP& M]'  
    DOE： a06q-3zw  
    相位型衍射 xUoY|$fI  
    光束整形器 C_)>VPD  
    直径：2mmx2mm h!]A(T\J  
    形状：圆形 g{(nt5|^l  
    相位级次：16     n-Y'LK40Os  
    `7ZJB$7D|*  
    \]El%j4  
    3.建模任务：入射光场 '_Oprx  
    /L^dHI]Q  
    9\2&6H  
    高斯准直激光光束的光束参数 kMXl {  
    tTt~W5lo  
    • 波长：632.8nm -GjJrYOU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm t T:yvU@a  
    Mr(3]EfgO  
    @xE Q<g  
     ] ={Hq9d@  
    4.建模任务：期望输出光场 eo[^ij  
    w (1a{m?ht  
    q4oZJ-`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: UJ:B:hh''  
    !C?z$5g  
    • FWHM-直径：0.5mm N 5DS-gv  
    • 边缘宽度：50um N%+M+zEJ  
    • 效率：>95% ^Du_e(TiyK  
    • 信噪比（SNR）：>30dB TH &B9  
    • 杂散光：<5% d\M !o*U  
    t,_[nu(~8%  
     %b9M\  
    ,?+yu6eLb  
    5.设计方案 3}+ \&[  
    D.?gV_  
    .M lE1n'  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Sy~1U  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 KMZ`Wn=  
    {'%=tJ[YX  
    jYv !}  
     @$]h[   
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |Oe6OCPf  
     ;nE}%lT  
    HFOp4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 V5+a[`]  
    • 用户必须输入所需的信息 "/5b3^a  
    - 入射场 xmDwoLU  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~m7+^c@,  
    - 系统参数 `Ec+i  
    - 制造条件 -5K/ cK  
    ~WSC6Bh@9  
     tN~{Mt$-W  
    Alz#zBGb  
    7.设计过程 =[kv@ p  
    S5JnJkNn  
    G`jhzG  
    x/~M=][tN  
    EZ4qhda  
    z5I<,[`  
    OuoZd!"qf  
    设计和优化过程由两步完成： U!4 ^;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Dp8(L ]6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gE1".qC  
     R[QE:#hT  
    8.系统模拟 Hg4Ut/0  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2k_Bo~.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Vq\6c  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ~X/T6(n$  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 15COwc*k  
    l-&f81W  
     vjpe'zx  
    %}/)_RzQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 @cON"(  
    JsV#:  
    7j+.H/2  
    pmC@ fB  
    /bWV `*  
    感兴趣的优化函数 IX}l)t[:(  
    • 效率满足（>95%） E] [DVY  
    • 信噪比不满足（<30db） 4{|lzo'&  
    • 杂散光不满足（>5% IH5thL@D  
     7 ?Fl [FW$  
    m+gVGK  
    ?NL2|8  
    ,#crtX  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =c|Bu^(Ctw  
           HN:{rAIfc  
    qcK)J/K"  
    xsfq[}eH<  
     <^=k~7m  
    hm& ~6rB  
    感兴趣的优化函数 .}tL:^'~o  
    • 效率满足（>95%） Z5\6ca  
    • 信噪比满足（<30db） "-a>Uj")%  
    • 杂散光满足（<5%）  *q^'%'  
    v#~,)-D&  
    11.总结 ~Sh}\&3p  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 6c2fqAF>i  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q+K`+& @\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5+U~ZW0|+  
    • 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。 IflpM]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 HjK|9  
     
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