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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 #<V/lPz+  
     =v-BzF15  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ^EGe%Fq*x]  
    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。 D2o,K&V  
    YGP.LR7  
    2．模拟任务 9Xb,Swo~  
    0z@ KkU{Z  
    tG(#&54  
    DOE： 3okh'P%+  
    相位型衍射 ?\MvAG7Y  
    光束整形器 zKr\S |yE  
    直径：2mmx2mm .CI { g2  
    形状：圆形  VP H  
    相位级次：16     5[.Dlpa'7  
    *NdSL  
     7e\g  
    3.建模任务：入射光场 YPQ&hEu0  
    t|Cp<k]B  
    FA-"" ]  
    高斯准直激光光束的光束参数 7iCH$}  
    P?GHcq$\  
    • 波长：632.8nm Y4cIYUSc  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hu (h'  
    <aJdm!6  
    { -*+G]  
     km1{Oh  
    4.建模任务：期望输出光场 \}SA{)  
    cd1M0z  
    0|<ER3xkx  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: p=m)lR9  
    w5 nzS)B:u  
    • FWHM-直径：0.5mm L&$ X\\Lv^  
    • 边缘宽度：50um s&MfC\  
    • 效率：>95% (q'w"qj  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /QDlm>FM4  
    • 杂散光：<5% vL"U=Q+/eY  
    mM.-MIp  
     40}qf}8n t  
    Vb>!;C  
    5.设计方案 ,7:_M> -3g  
    ?I{pv4G:  
    hA1\+r  
    • 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）。 (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）。 Ag1*.t|  
    CR*R'KX D%  
    B{'x2I#,  
     <fq?{z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 B. Rc s  
     >[TB8  
    OZ\]6]L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8s6~l.v  
    • 用户必须输入所需的信息 }t!,{ZryE1  
    - 入射场 pC 5J '@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ipo?>To  
    - 系统参数 "YbvI@pD  
    - 制造条件 EsR_J/:Qe  
    rb_ cm  
     RUHQ]@d#T  
    'V";"Ei  
    7.设计过程 #~J)?JL  
    :A%|'HxH3  
    Vy-N3L  
    d<mj=V@bd  
    !~5;Jb>s[/  
    Bw2-4K\"kc  
    f,GF3vu"  
    设计和优化过程由两步完成： _^cDB1I ?  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 8z&7wO  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rZ<n0w  
     .kWMr^ g  
    8.系统模拟 $]:yc n9l  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \sB a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]jNv}{  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 l \~w(8g<A  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 mY9^W2:  
    ( )1\b  
     #$p&J1   
    d~f_wN&r  
    9. 初始几何光学设计的结果 iB#xUSkS  
    nO^aZmSu  
    g.-{=kZ   
    K3jKOV8   
    a4HUP*  
    感兴趣的优化函数 Oga/  
    • 效率满足（>95%） LGx]z.30B  
    • 信噪比不满足（<30db） b4`t, D  
    • 杂散光不满足（>5% 4B>N[#-0=  
     w?^qAj(*d  
    N)Fy#6  
    5B3S]@%  
    o*OYZ/_L  
    10. 后续IFTA优化后的结果 JWhi*je  
           $j61IL3+  
    d?dZ=]~C  
    L{y%\:]  
     [DS.@97n  
    w"Gci~]bXU  
    感兴趣的优化函数 -a:+ h\K  
    • 效率满足（>95%） 3!_XFV  
    • 信噪比满足（<30db） 5U)Ia>p  
    • 杂散光满足（<5%） Fd@n#DR `  
    (V2~txMh  
    11.总结 dg[ &5D1Q  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 c#'t][Ii  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  ismx evD  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 6Y4sv5G  
    • 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。 D:`b61sWi_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ? &ie;t<7  
     
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