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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 MPy][^s!  
     +J8/,d  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 m@yVG|eP#  
    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?|3\@7  
    Ltd?#HP  
    2．模拟任务 L#q9_-(#  
    \[I .  
    NVWeJ+w  
    DOE： .|`=mx  
    相位型衍射 (ul-J4E\O  
    光束整形器 qpqz. {\  
    直径：2mmx2mm [Fj+p4*N  
    形状：圆形 EFt`<qwj  
    相位级次：16     Cy:`pYxhd  
    MYSc*G  
    _D,f 4.R  
    3.建模任务：入射光场 &dDI*v+  
    7P^{*!  
    @EOR] ^?!]  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;s. 5\YZ"k  
    "u8o?8+q~  
    • 波长：632.8nm [*{\R`M  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 2*wO5v  
    pQ^,.[[  
    wW! r}I#  
     &W<>^C2v  
    4.建模任务：期望输出光场 j*~dFGl)  
    + >gbZ-S  
    RR"W O  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: xZ=FH>Y6'  
    (X_,*3Yxk  
    • FWHM-直径：0.5mm Hu(flc+z"  
    • 边缘宽度：50um 6Vbv$ AU  
    • 效率：>95% m|2]lb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &Pg-|Ql  
    • 杂散光：<5% rjAkpAT  
    ) UDJ[pL@  
     /.kna4k  
    ^&';\O@)  
    5.设计方案 fqk Dk  
    h$7Fe +#I#  
    ^A "lkV7  
    • 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）。 ]pRfY9w  
    • 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）。 Z~phOv  
    qz=#;&ZU  
    [[0bhmG)  
     <\d|=>;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 xV>iL(?  
     Ce5w0&VlS  
    ?%xhe  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 NBqV0>vR  
    • 用户必须输入所需的信息 H MjeGO.i  
    - 入射场 `f 6)Q`n  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <f.>jjwFE  
    - 系统参数 2^ ,H_PS  
    - 制造条件 Y( $Ji12  
    |j~EV~A J  
     1ntkM?  
    !&a;P,_Fb  
    7.设计过程 wsJ%* eYf  
    N;x<| %peL  
    ^?s~Fk_V  
    TXJY2J*24  
    gVnws E  
    1] %W\RHxo  
    ?bt`fzX{l  
    设计和优化过程由两步完成： q M_/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 NlF0\+h  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 zY1s7/$ i  
      z _O,Y  
    8.系统模拟 oEQ{m5O9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c:llOHA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vcw>v={x  
    • 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。 bCA2ik  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 J+71FP`ZH  
    8Q^6ibE  
     B.22 DuE#  
    XVrm3aj(m  
    9. 初始几何光学设计的结果 R81{<q'%X  
    +HOCVqx  
    <'}b*wUB  
    n^iNo  
    :Su#xI  
    感兴趣的优化函数 <?LfOSdMs^  
    • 效率满足（>95%） Z;GIlgK9  
    • 信噪比不满足（<30db） G`]v_`>  
    • 杂散光不满足（>5% Sa;<B:|  
     11)/] ?/j  
    $hjP}- oUX  
    Lj&1K~U  
    VqK%^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 F l_dzh,E  
           k_D4'(V:b  
    \~@[QGKN  
    j3x^<a\gJ  
     (C`FicY  
    ""1#bs{n  
    感兴趣的优化函数 aO.\Qe+j  
    • 效率满足（>95%） bp]^EVx  
    • 信噪比满足（<30db） TL},Unq  
    • 杂散光满足（<5%） RzA2*]%a  
    pk-yj~F}  
    11.总结 $!YKZ0)B'0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -{X<*P4p  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 kmm  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  4%g6_KB  
    • 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。 0U82f1ei  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lLuID  
     
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