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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 m4K* <  
     MOn,Db$  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 S&O3HC  
    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。 {P9J8@D  
    DVZdClAL  
    2．模拟任务 yn AB  
    EO|:FcW  
    9CGNn+~YI  
    DOE： E! /[gZ  
    相位型衍射 rjt8fN  
    光束整形器 RhI;;Y#@  
    直径：2mmx2mm B@Co'DV[/]  
    形状：圆形 seFGJfN\?f  
    相位级次：16     &hHW3Q(1  
    {3a&1'a0g  
    %z]U LEYrZ  
    3.建模任务：入射光场 R9We/FhOY  
    # m R4fst  
    1[F3 Z  
    高斯准直激光光束的光束参数 %A1@&xrbl  
    #TK~eHi  
    • 波长：632.8nm eO=s-]mk  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm uhH^>z KA  
    !  hd</_#  
    }_tln  
     s>_V   
    4.建模任务：期望输出光场 ^Jp&H\gI.  
    }K1 0Po'  
    :%&Q-kk4!  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: <oKGD50#  
    "eWk#/  
    • FWHM-直径：0.5mm a ?} .Fs  
    • 边缘宽度：50um NvE}eA#  
    • 效率：>95% zQ?!f#f  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ( GnuWc\p  
    • 杂散光：<5% ~9^)wCM+  
    ,&PE6h n  
     ?PA$Ur21lw  
    x_=n-lAF  
    5.设计方案 O-]mebTvw  
    v`J*ixZ7t  
    'crlA~&#/  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 'oNO-)p\#!  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 vE6mOM!_L  
    ~I/@i  
    _EnwME {@  
     L$'[5"ma ;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .Ig+Dj{)  
     >4Y3]6N0.F  
    h2z_,`iS7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .M,RFC  
    • 用户必须输入所需的信息 -50 HB`t  
    - 入射场 m p<1yY]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &*G<a3 Q  
    - 系统参数 ~ * :F{  
    - 制造条件 i"zuil  
    -U~   
     G)#$]diNuX  
    ?7:KphFX)  
    7.设计过程 rrg96WD  
    U<"WK"SM  
    v}@xlB=  
    h1 WT  
    L!/\8-&$P  
    n%h^o   
    WPZ?*Sx  
    设计和优化过程由两步完成： T@}|zDC#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 UT~a &u  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i'd2[A.7I  
     wIkN9 f  
    8.系统模拟 (%iRaw7hp  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 AE: Z+rM*  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7\_o.(g#-  
    • 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。 b[z]CP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a`Gx=8  
    ,F&g5'  
     5<I   
    wB'zuPAK6  
    9. 初始几何光学设计的结果 `[o)<<}  
    )9,  
    %B.D^]S1:  
    &DqE{bBd!  
    vVGDDDz/  
    感兴趣的优化函数 HM>lg`S  
    • 效率满足（>95%） |6G m:jV  
    • 信噪比不满足（<30db） Uax+dl   
    • 杂散光不满足（>5% |AZg*T3:W  
     Cg*H.f%Mr  
    3+ >G#W~  
    1[_mEtM:]B  
    e1//4H::t  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .CP& bJP%  
            $R<Me  
    0G!]=  
    I ZQHu h  
     ceNix!P  
    &A#~)i5gF  
    感兴趣的优化函数 /0\ mx4u  
    • 效率满足（>95%） `1:{0p2q  
    • 信噪比满足（<30db） (EPsTox  
    • 杂散光满足（<5%） lKk/p^:  
    ? ` SUQm  
    11.总结 `y#UJYXQE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 cqxVAzb  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S/;bU :  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -OSa>-bzNx  
    • 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。 Jk,;JQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Z{'i F   
     
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