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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 h$&Tg_/'#D  
     \>6*U r  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 g8Ex$,\,  
    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["1t1G  
    : :>|[ND  
    2．模拟任务 :}e<  
    NftnbsTmy  
    ?>;aD  
    DOE： <[k3x8H'  
    相位型衍射 yv4x.cfI2W  
    光束整形器 ` IVQ  
    直径：2mmx2mm yMNJHiE/  
    形状：圆形  ;j26(dH  
    相位级次：16     rWTaCU^qV  
    q-(~w!e  
    t`8Jz~G`  
    3.建模任务：入射光场 2nyK'k  
    L<!h3n  
    ;\7`G!q  
    高斯准直激光光束的光束参数 JTKS5 r7?  
    nLm'a_  
    • 波长：632.8nm 4;6"I2;zfG  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm i{fw?))+  
    !igPyhi,hl  
    }dN\bb{#  
     ArtY;.cg%  
    4.建模任务：期望输出光场 bo=H-d|  
    u&l;\w  
    jA1S|gV  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: > SZ95@Oh  
    9K& $8aD  
    • FWHM-直径：0.5mm }rJqMZ]w  
    • 边缘宽度：50um c,r6+oX  
    • 效率：>95% c +]r  
    • 信噪比（SNR）：>30dB R|RGoGE6g  
    • 杂散光：<5% E:9RskI  
    TgcCR:eL=  
     _/:--Z  
    K}cZK  
    5.设计方案 +PYV-@q  
    }@bp v  
    &b@_ah+f  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 < dE7+w  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 GG#-x$jK  
    ^6 l5@#)w  
    #X)DFAtb  
     `lY-/Ty  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /uWUQ#9  
     XI Mh<  
    >7WT4l)7!b  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F[c oa5  
    • 用户必须输入所需的信息 gX!K%qJBg  
    - 入射场 7oE:]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3mo<O}}  
    - 系统参数 mCnl@  
    - 制造条件 8;qOsV)UDT  
    2_Lu 0Yrg  
     :30daKo  
    ;R+Gf!1  
    7.设计过程 <RxxGD  
    =4)8a"7#.  
    i{}m 8K)  
    !v3d:n\W8  
    @w33u^  
    .\`M oH  
    -qSGa;PJ  
    设计和优化过程由两步完成： M7qg\1L  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d1yLDj?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]#N8e?b,  
     =n.&N   
    8.系统模拟 }G(#jOYk  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 k Jz^\Re  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 [?6+ r  
    • 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。 O4nA ?bA  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v#d3W| ~  
    yu#m6K  
     N8T.Ye N  
    UaG&HGg]!  
    9. 初始几何光学设计的结果 "wVisL2+.  
    ?z.  Z_A&  
    #}6~>A  
    ZHRMW'Ne  
    N/C$8D34  
    感兴趣的优化函数 9a:(ab'  
    • 效率满足（>95%） An]Vx<PD  
    • 信噪比不满足（<30db） =m|<~t  
    • 杂散光不满足（>5% Z%sTj6Th  
     MHE/#G  
    Y;\@ 5TgQ,  
    \]F Pv7!  
    S!-t{Q+j^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >xRUw5jN  
           5/hgWG6.t  
    ,*[N_[  
    !FK)iQy$0  
     KfK5e{yT  
    uKY1AC__  
    感兴趣的优化函数 \1u^?cBd  
    • 效率满足（>95%） }V/iU_)  
    • 信噪比满足（<30db） W T @XHwt  
    • 杂散光满足（<5%） f4`Nws-dP  
    3?k<e  
    11.总结 9qq6P!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 A{3nz DLI  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !;t6\Z8&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [IyC}lSW^-  
    • 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。 *>GRU8_}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Y|#< kS  
     
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