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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 ~8m>DSs)D  
     cQ.;dtT0  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 B -~&6D,  
    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。 @,4%8E5  
    SO<m(o)G2  
    2．模拟任务 6lWFxbh  
    0c61q Q6  
    o$ce1LO?|N  
    DOE： uvDoo6'  
    相位型衍射 gc@#O#K~h^  
    光束整形器 @sHw+to|p)  
    直径：2mmx2mm S9NN.dKu  
    形状：圆形 T4=3VrS  
    相位级次：16     ij(4)=  
    GWInN8.5  
    bez'[Y{  
    3.建模任务：入射光场 iEviH>b5  
    3EVC8ue  
    (bx\4Ws  
    高斯准直激光光束的光束参数 %W4aKb?BT  
    m6r )Z5}f  
    • 波长：632.8nm I26gGp  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 2ly,l[p8  
    '95E;RV&  
    BO4 K#H7  
     @qPyrgy  
    4.建模任务：期望输出光场 EotwUT|  
    @ 9 { %Kn  
    {?/8jCVd  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~$4.Mf,u  
    em1cc,  
    • FWHM-直径：0.5mm P$3=i`X!nw  
    • 边缘宽度：50um hO/5>Zv?  
    • 效率：>95% gXu^"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }11`98>B6:  
    • 杂散光：<5% :Jeo_}e 0  
    vV.~76AD5  
     r)p2'+}pV  
    BY*2yp}7  
    5.设计方案 Dk`4bYK  
    V(2,\+t  
    `(,*IK a  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ,MM>cOQ  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ~zxwg+:QO  
    >&;>PZBPCO  
    H=&/Q  
     icPp8EwH  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 `pi-zE)  
     aZj J]~bO  
    ;tp]^iB#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 QtY hg$K3  
    • 用户必须输入所需的信息 0\'Q&oTo  
    - 入射场 H^D 3NuUC  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2;4]PRD6w  
    - 系统参数 Jq$_=X&  
    - 制造条件 rX33s  
    G#e9$!  
     2f19W# '0  
    #0bO)m+NZ  
    7.设计过程 ]3t1=+  
    v7;J%9=0D`  
    Fm<jg}>MAd  
    s:+HRJD|  
    QqiJun_m  
    @S}/g/+2  
    U g}8y8  
    设计和优化过程由两步完成： [DZqCo  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 l'*^$qc  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 B;Xoa,  
     &yx NvyA[u  
    8.系统模拟 xF( bS+(o  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 q=6Cc9FN  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e1 x^PT  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 4$ Dt8!p0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 fJN*s  
    ,3Wb4so  
     b7B+eN ?z  
    rv9B}%e  
    9. 初始几何光学设计的结果 d/D,P=j"  
     hv+|s(  
    k"xGA*B|  
    BBHK  
    Deg!<[Nw  
    感兴趣的优化函数 #z ON_[+s9  
    • 效率满足（>95%） d<Ggw#}:m  
    • 信噪比不满足（<30db） %#~((m1  
    • 杂散光不满足（>5% I=K!)X$  
     ;LCTCt`  
    bIgh@= 2  
    `|$'g^eCL  
    ,E\h!/X  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~xGoJrF\  
           iI5+P`sE&J  
    v" }WP34  
    !^m%O0DT  
     CuH2E>wz  
    ?4XnEDA m  
    感兴趣的优化函数 2w+U$6e C  
    • 效率满足（>95%） qG<7hr@x]  
    • 信噪比满足（<30db） l)4O .*  
    • 杂散光满足（<5%） @;vNX*-J  
    |% z ^N*  
    11.总结 !p9)CjQ"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *LANGQ"2(i  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~+yZfOcw  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~h-C&G ,v  
    • 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。 UuU/c-.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /<);=&[  
     
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