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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 @awN*mO  
     vt-5 3fa|  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Vch!&8xii  
    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。 ,c'a+NQ_t  
    9:jZ3U  
    2．模拟任务 FR@## i$  
    B|+tK  
    wXxk+DV@  
    DOE： 4>xv7  
    相位型衍射 haMt2S2_B:  
    光束整形器 dLI`\e<r&[  
    直径：2mmx2mm rnC u=n  
    形状：圆形 9oA.!4q  
    相位级次：16     a uz2n  
    Bn_@R`  
    2KC~; 5  
    3.建模任务：入射光场 &MsBcP[  
    ^atBf![  
    d>qxaX;  
    高斯准直激光光束的光束参数 O<v9i4*  
    RW. >;|m  
    • 波长：632.8nm Gd 5J<K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (j;6}@  
    ?krgZ;Jj  
    y}bE'Od  
     H:HJHd"W  
    4.建模任务：期望输出光场 H|iY<7@  
    *m[ow s  
    bqDHLoB\1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Fv6<Cz6L  
    ndIU0kq3  
    • FWHM-直径：0.5mm ]h$,=Qf hD  
    • 边缘宽度：50um V+kU^mI  
    • 效率：>95% `?ijKZ}y5  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]}&f<X  
    • 杂散光：<5% *!*J5/ b  
    s) vHLf4T  
     @gZ<!g/vza  
    HjAQF?;V  
    5.设计方案 0FV?By  
    f}c z_"o4  
    )R2BTE:  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 8f<[Bu ze  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 S:En9E  
    ] 7, mo  
    iZ3%'~K<3J  
     bNG;`VZ%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a!>yX ex  
     .hxcx>%  
    JL4\%  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ui:  
    • 用户必须输入所需的信息 dik+BBu5z  
    - 入射场 t-$R)vZ}M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ,/;mK_6  
    - 系统参数 VBIY[2zf  
    - 制造条件 *$Df)iI6  
    -m:i~^ u  
     0NB6S&lI^k  
    'V5^D<1P  
    7.设计过程 <<da TQV  
    l*|^mx^Q  
    "3*Chc  
    Xh/i5}5 t  
    j3bTa|UdT  
    64^dy V,;  
    Ab <4F 7  
    设计和优化过程由两步完成： `A)9   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~R]E=/m|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 QM1-w^  
     .3%eSbt0  
    8.系统模拟 6s833Tmb&r  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :4"SJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \vB-0w  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 >o=3RB=Fh  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 gOI #$-L  
    .(,4a<I?%N  
     Hut au^l  
    .[hQ#3)W  
    9. 初始几何光学设计的结果 dUtxG ~9  
    mAFqA  
    /vl]Oa&U  
    uD&!]E3  
    h94SLj]  
    感兴趣的优化函数 OYJy;u3"  
    • 效率满足（>95%） 8{HeHU  
    • 信噪比不满足（<30db） EOrWax@k$}  
    • 杂散光不满足（>5% w0Fi~:b  
     <R7* 00  
    :".:Wd  
    22\Buk}?  
    )EYsqj  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J'4{+Q_pa  
           ^lT$D8  
    2B_6un];W  
    ^CTgo,uf6H  
     TRrO-  
    mD:d,,~  
    感兴趣的优化函数 $V~r*#$.  
    • 效率满足（>95%） o$m64l  
    • 信噪比满足（<30db） Eo\# *Cv*  
    • 杂散光满足（<5%） pr\yc  
    y6'Fi(2yw  
    11.总结 YH^_d3A;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 sJX/YGHt  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 V-CPq  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Tk9*@kqv  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 %*<k5#Yq  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 J={$q1@lq  
     
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