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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 E_ns4k#uG  
     +S4n416K  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 \Bo%2O%4  
    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。 ;'7(gAE  
    T*x2+(r  
    2．模拟任务 aK_5@8+ZD  
    l0Q5q)U1A  
    2ioHhcYdJU  
    DOE： =:]ps<Qx  
    相位型衍射 r<vMp'u  
    光束整形器 7f>=-sv  
    直径：2mmx2mm z?o8h N\  
    形状：圆形 m+(Cl#+  
    相位级次：16     =D`8,n [  
    = lo.LFV  
    ^&>B,;Wu  
    3.建模任务：入射光场 ?o " Vkc:  
    h&0zR#t  
    PgkU~68`  
    高斯准直激光光束的光束参数 j"qND=15  
    P[3i!"O>  
    • 波长：632.8nm  !VGG2N8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /WN YS  
    =-U0r$sK+F  
    gb_Y]U  
     Y(PCc}/\  
    4.建模任务：期望输出光场 n~^SwOt~;5  
    &A0OYV3i.  
    =CLPz8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 2R/|/>T v  
    %f]#P8V P  
    • FWHM-直径：0.5mm 'PF>#X''  
    • 边缘宽度：50um d(q1 ?{zr4  
    • 效率：>95% g|~px$<iY  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?bZH Aed  
    • 杂散光：<5% _C !i(z!d  
    <,} h8;Fr  
     c1f"z1Z  
    a-NTA  
    5.设计方案 2*Qv6 :qK  
    zgb$@JC  
    8['R D`O  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Btm,'kBG  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 <`nShP>vl  
    rW?WdEg  
    ^k6_j\5j  
     v) n-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i'ap8Dr  
     /!5Wd(:  
    )?rq8VO  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 h^3gYL7O6  
    • 用户必须输入所需的信息 5u$.!l8Nl  
    - 入射场 F^%w%E\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） j`_S%E%X  
    - 系统参数 a'VQegP(f\  
    - 制造条件 DDrR9}k  
    ]_s3<&R  
     Df6i*Ko|  
    >=@-]X2%j  
    7.设计过程 2-4N)q  
    (| QJ[@?q  
    si0}b~t  
    tYjG8P#  
    u&zY>'}zm  
    !^arWH[od  
    Y% iqSY  
    设计和优化过程由两步完成： m.<_WXH  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5H3o?x   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 65LtCQ }  
     o#qdgZ  
    8.系统模拟 j )J |'b|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _o~ pVBl/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Mq> 4!  
    • 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。 @\by`3*Q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^to*ET{0  
    o5Oig  
     Rpn<"LIoB:  
    x1gS^9MqCB  
    9. 初始几何光学设计的结果 J9T2 p\5  
    $?GggP d  
    iYXD }l;r  
    XCM!8x?K  
    >G`p T#  
    感兴趣的优化函数 lNe4e6  
    • 效率满足（>95%） LLx0X O@  
    • 信噪比不满足（<30db） mEY#QN[eq  
    • 杂散光不满足（>5% 5IU!BQU  
     ";/]rwHa)  
    B!'K20"gF  
    do" m=y  
    lelmX  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kQ+y9@=/g  
           dk&F?B{6T  
    .tRm1&Qi  
    m H:Un{,  
     -zK>{)Z=q  
    _T)y5/[  
    感兴趣的优化函数 {K|?i9K  
    • 效率满足（>95%） @GQe-04W`  
    • 信噪比满足（<30db） DAw1S$dM  
    • 杂散光满足（<5%） W|< c[S  
    HlE8AbEg  
    11.总结 #S7oW@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 'o&d!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 lT[,w9$  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zjoo;(?D|  
    • 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。 o)I)I/v  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ?+}Su'pv}  
     
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