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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 d9%P[(yM^  
     sNP ;  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 {OOn7=  
    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。 8Kk41=  
    ;BKU _}k=  
    2．模拟任务 B<a` o&?  
    :3b02}b7  
    .*.eY?,V  
    DOE： uv^x  
    相位型衍射 JO90TP $  
    光束整形器 %&q}5Y4!  
    直径：2mmx2mm qV/>d' ,  
    形状：圆形 {];-b0MS~  
    相位级次：16     vJV/3-yX  
    l\uNh~\  
    ErQ6a%~,  
    3.建模任务：入射光场 <iGW~COd  
    evNe6J3  
    ]]3rSXs2}J  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;Me*# /  
    ;-;lM6zP  
    • 波长：632.8nm yf4L0.  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %/5Wj_|p  
    "^a"`?J  
    ;oDr8a<A  
     ()F {kM8  
    4.建模任务：期望输出光场 qPN9Put  
    D{[{&1\)r  
    Re %dNxJ=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: M]/DKo  
    a(D=ZKbVU  
    • FWHM-直径：0.5mm qd#7A ksm  
    • 边缘宽度：50um {8`$~c  
    • 效率：>95% ecR)8^1 '  
    • 信噪比（SNR）：>30dB #.$y   
    • 杂散光：<5% _{gqi$Mi  
    As`=K$^Il.  
     5Z5x\CcC3  
    M}f(-,9  
    5.设计方案 \iP@|ay9  
    m8e()8lZ3  
    X J)Y-7c  
    • 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）。 \g h |G  
    • 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）。 x;\/Xj ;  
    ={V@Y-5T  
    Ki7t?4YE  
      (/,l0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 0y?;o*&U\  
     KB(W'M_D\  
    %Ta"H3ZW  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W I MBw mg  
    • 用户必须输入所需的信息 o[fg:/5)A  
    - 入射场  0yq  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 't0M+_J  
    - 系统参数 `[U.BVP'  
    - 制造条件 oOU_ Nay  
    :zLf~ W  
     #jW=K&;  
    n-yUt72  
    7.设计过程 .g\Oj0Cbxh  
    D&D6!jz  
    0<NS1y  
    p'1/J:EnV  
    tqCkqmyC  
    6=;(~k&x9:  
    E G\;l9T  
    设计和优化过程由两步完成： 4gsQ:3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t"q'"FX  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 f:<BUqa  
     a%`%("g!  
    8.系统模拟 p?,<{mAe  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 j-W$)c3X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 R_KDY  
    • 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。 |%v:>XEO  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 hr6j+p:  
    ._^ne=Lx  
     :T G;W,`.V  
    ce}A!v  
    9. 初始几何光学设计的结果 H@?} !@  
    -P/DmSS8V  
    P=jsOuW  
    F}ATY!  
    _lwKa, }  
    感兴趣的优化函数 bS r"k  
    • 效率满足（>95%） $5)#L$!,]  
    • 信噪比不满足（<30db） "8ellKh  
    • 杂散光不满足（>5% $DIy?kZ  
     Hy&Z0W'l  
    Vb\g49\o/  
    }RI_k&;  
    Sq ]gU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 d$3md<lIB  
           m{ !$_z8:  
    ~1wt=Ln>  
    sIg TSdk  
     dR1IndZl  
    =-fM2oiI:  
    感兴趣的优化函数 f(D'qV T{  
    • 效率满足（>95%） %bN{FKNN  
    • 信噪比满足（<30db） BoYY^ih  
    • 杂散光满足（<5%） L,y q=%h|  
    =CK%Zo  
    11.总结 \]]K{DO  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8:V,>PH  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 B?=R= p  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !~~KM?g  
    • 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。 s_IFl5D]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *af\U3kx  
     
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