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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 j>xVy]v=|  
     j9}0jC2Tb  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 _oTT3[7P  
    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。 P|4E1O  
    P(epG?Qg  
    2．模拟任务 2\{uq v  
    2g6_qsqi  
    eC?/l*gF 3  
    DOE： 1gm/{w6O  
    相位型衍射 ,6O9#1A&i  
    光束整形器 zm+4Rl(  
    直径：2mmx2mm \GvY`kt3  
    形状：圆形 uV_)JZ W,L  
    相位级次：16     jF{gDK  
    V6MT>T  
    yH%+cmp7  
    3.建模任务：入射光场 xzl4v=7  
    C;q}3c*L  
    SU O;  
    高斯准直激光光束的光束参数 .k`*$1?73x  
    BG:`Fq"T  
    • 波长：632.8nm Gv,92ny!|  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm gAA %x 7  
    ; axa ZV  
    P9"D[uz  
     l5';?>!s  
    4.建模任务：期望输出光场 3>9dJx4I  
    a^c ,=X3  
    AKKU-5 B9c  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: on;sq8;  
    W(a'^ #xe  
    • FWHM-直径：0.5mm 5u)^FIBj  
    • 边缘宽度：50um A Ok7G?Y  
    • 效率：>95% h2|vB+W-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB s$>m0^  
    • 杂散光：<5% 9Ir~X|}\iL  
    mXU?+G0  
     Z"~6yF  
    r(1pvcWY-  
    5.设计方案 e0N=2i?I#z  
    ys[i`~$  
    EkStb#  
    • 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）。 B#GZmv1  
    • 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）。 $sc8)d\B  
    Rhv".epz  
    j+13H+dN  
     M,\|V3s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 I "Q9W|J_&  
     1s} ``1>  
    p=-B~:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h`EH~W0:z  
    • 用户必须输入所需的信息 !v5sWVVR  
    - 入射场 m{lRFKx>s  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @0UwI%.  
    - 系统参数  { 7TJgS  
    - 制造条件 lYZ@a4TA  
    + <!)k?  
     &FJU%tFA  
    +A'q#~yILa  
    7.设计过程 G{:af:5Fo  
    C*{15!d:G  
    D)*_{   
    (ciGLfNG  
    }uvKE|umj  
    f`u5\!}=!  
    f^6&Fb>  
    设计和优化过程由两步完成： uD ?I>7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (iCZz{l@~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 KF:]4`$  
     vbWJhj K0h  
    8.系统模拟 'TK$ndy;7}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 t7*G91Hoq&  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Gh$y#0qr  
    • 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。 } Jdh^t.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f#;ubfi"z  
    r>@ B+Xi  
     *C3uMiz  
    n~"g'Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 Sr ztTfY  
    U9@t?j_#X{  
    PUQ_w  
    [.#p  
    ]} 5I>l  
    感兴趣的优化函数 >tmnj/=&   
    • 效率满足（>95%） )I Y 5Y  
    • 信噪比不满足（<30db） +Dq|l}  
    • 杂散光不满足（>5% YoV^xl6g  
     B7Ki @)  
    LM"W)S  
    SmT+L,:D  
    @wYQLZ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Xa{~a3Wy  
           k\mXo-:V6  
    :>tF_6  
    ?8wwd!)x%  
     dt-Qu},8-  
    3xmiX{1e  
    感兴趣的优化函数 Y91 e1PsV  
    • 效率满足（>95%） ~J:$gu~`  
    • 信噪比满足（<30db） 80FCe(U  
    • 杂散光满足（<5%） Edf=?K+\!i  
    a!c/5)v(  
    11.总结 X \b}jo^96  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0%h [0jGj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =1{H Sf  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,-cpsN  
    • 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。 |MOn0 *  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 gD,YQ%aq  
     
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