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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 $U_1e'  
     N~yGtnW  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ).C>>1ZC  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 cz>`$Zz  
    !G ~\9  
    2．模拟任务 ?0E-Lac=  
    .|kp`-F51  
    U@:iN..  
    DOE： uUG&At  
    相位型衍射 C%Op[H3  
    光束整形器 n lvDMZ  
    直径：2mmx2mm ~Oj-W6-+&,  
    形状：圆形 *UG=dl#F#  
    相位级次：16     f7]C1!]  
    ;}4e+`fF|  
    $J:~jY/J  
    3.建模任务：入射光场 GZFLJu  
    '-X913eG!  
    dNs<`2m  
    高斯准直激光光束的光束参数 q/tC/V%@(  
    V :4($  
    • 波长：632.8nm hRN>]e,!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5adB5)`  
    A832z`  
    Uefw  
     &_c5C  
    4.建模任务：期望输出光场 G|]39/OO3{  
    ?jBh=X\]:  
    cm7>%g(oQo  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =:'a)o  
    gI~jf- w  
    • FWHM-直径：0.5mm Rh#TR"  
    • 边缘宽度：50um n1)m(,{  
    • 效率：>95% R_DZJV O  
    • 信噪比（SNR）：>30dB B,dKpz;kFg  
    • 杂散光：<5% O/Wc@Ln  
    ut^^,w{o>  
      TBqJ.a  
    cvf#^Cu   
    5.设计方案 Bx&wS|-)D  
    {YgB?kt5  
    9Lxj ]W2^  
    • 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）。 x-{awP  
    • 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）。 3~!PJI1  
    9Ic~F^  
    w,FOq?j^k  
     @oL<Ioh  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 XmoS$ /#"  
     bMw)> 4  
    ^Ru/7pw 5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4 p(KdYc  
    • 用户必须输入所需的信息 Ea*Jl<  
    - 入射场 6,|)%~VUm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） :3Z"Qk$uR  
    - 系统参数 SW%d'1ya  
    - 制造条件 bP 2IX  
    L~jKx)S%  
     Ls^$E  
    3E361?ubM  
    7.设计过程 .ZrQ{~t  
    ^CwzA B  
    <4Jo1  
    uNYHEs6%T$  
    "syf@[tz7  
    (HkMubnqg  
    0 .dSP$e  
    设计和优化过程由两步完成： s^$zO p9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 eS jXaZh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 AjZ@hid  
     <zK9J?ZQW>  
    8.系统模拟 { LJRdV  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _6 ~/`_(KP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,wlh0;,  
    • 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。 pr[[)[]/  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Gu:aSb  
    F3b[L^Km]  
     <c6C+OWT,  
    }_L@CpG  
    9. 初始几何光学设计的结果 T%xB|^lf  
    X] /r'Tz  
    (6G5UwSt  
    z rt8ze=Su  
    dt  4_x1  
    感兴趣的优化函数 ts Zr n  
    • 效率满足（>95%） W<3nF5!  
    • 信噪比不满足（<30db） 4 |N&Y  
    • 杂散光不满足（>5% @W^A%6"j  
     _Ucj)Ud k  
    m4 *Rr  
    TUiXE~8=  
    LRv-q{jP;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 HQ+:0" B  
           CV 4r31w  
    ]v 6u  
    kG+CT  
     h2u> CXD  
    lYeot8  
    感兴趣的优化函数 mD)_quz.sk  
    • 效率满足（>95%） 0QDm3V0n  
    • 信噪比满足（<30db） E q.?Ga  
    • 杂散光满足（<5%） 8lt P)K4  
    3 $Uv  
    11.总结 UPPDs"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0%+TU4Xx  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 N@^?J@#V  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;EE*#"IJ  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 }$;T.[ ~  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /"Om-DK%  
     
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