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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 M]'AA Uo8  
     +~@Y#>+./l  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ..t=Y#  
    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。 2V]2jxOQ  
    f[RnL#*xJU  
    2．模拟任务 r3kI'I|bq  
    4D13K.h`O  
    "f3>20}  
    DOE： -FI1$  
    相位型衍射 ra&C|"~E  
    光束整形器 d !H)voX  
    直径：2mmx2mm ,?qS#B+>  
    形状：圆形 (nzt}i0  
    相位级次：16     \ C^D2Z6  
    ?Y9?x,x  
    B]vj1m`9  
    3.建模任务：入射光场 #cs!`Ngb+  
    YV msWuF  
    $d"+Njd  
    高斯准直激光光束的光束参数 fCfY.vd5  
    J3]m*i5A  
    • 波长：632.8nm *.RVH<W=8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm q~3&f  
    b$`O|S  
    -%.V0=G(Z  
     G!\x c  
    4.建模任务：期望输出光场 PG!vn@b6  
    `g=~u{ 0  
    k-U/x"Pl  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,b4&$W].  
    {aSq3C<r  
    • FWHM-直径：0.5mm 93\,m+-  
    • 边缘宽度：50um >U)O@W)  
    • 效率：>95% )B_h"5X4\y  
    • 信噪比（SNR）：>30dB N[-)c,O  
    • 杂散光：<5% zYL^e @  
    4Z] 35*  
     9:> K!@  
    Oq5k4  
    5.设计方案 5glGlD6R  
    F?B=:8,}  
    fW _.  
    • 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）。 9o`3g@6z  
    • 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）。 EMG*8HRI>r  
    MeX1y]<It  
    ^= G+]$8  
     jq)|Uq'6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5b,98Q  
     BE~[%6T7  
    %*OJRL`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 i"xDQ$0G6  
    • 用户必须输入所需的信息 7W"menw  
    - 入射场 bSLj-vp  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6K}=K?3Z  
    - 系统参数 N3p3"4_]fy  
    - 制造条件 639k&"V  
    v%5(-  
     DF2&j!  
     4&D="GA  
    7.设计过程  Dfia=1A  
    $Stu-l1e a  
    =6&D4~R  
    S)yV51^B  
    ub5hX{uT  
    '9@R=#nd  
    ?C35   
    设计和优化过程由两步完成： `'WLGQG  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5g5NTm`=<  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 *.g?y6d  
     Z > =Y  
    8.系统模拟 |U $-d^ZJ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 K5&C}Ey1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %SCu29km  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 lvi:I+VgA  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /MH@>C _  
    ;!?K.,N:N  
     J-F_XKqH  
    ;0}2@Q2@ZK  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^<0NIu}  
    zi .,?Q  
    \DK*> k  
    ()?co<@(l  
    Xkom@F~]  
    感兴趣的优化函数 `g N68:B  
    • 效率满足（>95%） <t% A)L%  
    • 信噪比不满足（<30db） EG4bFmcs  
    • 杂散光不满足（>5% .N&}<T[  
     @l GnG  
    y#;VGf6lj  
    |wQZ~Ux:  
    30+l0\1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =hIT?Z6A  
           y51D-vj  
    yMl'1W  
    5C1Rub)  
     L]N2r MM  
    8p{  
    感兴趣的优化函数 #l#[\6  
    • 效率满足（>95%） /? 1Yf  
    • 信噪比满足（<30db） jMui+G(h  
    • 杂散光满足（<5%） <Cu?$  
    9Pk3}f)a  
    11.总结 5dw@g4N %^  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ZM`P~N1?)g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 IA#*T`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 +WN>9V0H  
    • 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。 }, &,Dt  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 u%T$XG  
     
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