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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 x|&[hFXD  
     y-D>xV)n  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 5R$=^gE  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 E `?S!*jm  
     ]v/t8`  
    2．模拟任务 j*zB { s K  
    R:SIs\%o  
    wOD/Z8  
    DOE： 7 3H@kf  
    相位型衍射 bWhJ^L D  
    光束整形器 +#&el//  
    直径：2mmx2mm ke{DFq h  
    形状：圆形 :-W$PIBe  
    相位级次：16     >\N$>"~a  
    [N'r3  
    H&"_}  
    3.建模任务：入射光场 X20<r?^,,  
    $Ui]hA-:?y  
    ]W89.><%14  
    高斯准直激光光束的光束参数 \"<GL;  
    7Y|Wy Oq  
    • 波长：632.8nm KFCQYdI`d  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \JF57t}Zk  
    Fj[ dO&  
    %Z-TbOX  
     ~hxeD" w  
    4.建模任务：期望输出光场 iPRJA{$b_  
    bQ${8ZO  
    WV9[DFU  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: N^nDWK  
    s (l+{b &  
    • FWHM-直径：0.5mm [346w <  
    • 边缘宽度：50um zIX}[l4EW~  
    • 效率：>95%  |V*e2w  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }W Bm%f  
    • 杂散光：<5% fSgGQ D4  
    gK]T}  
     X.r!q1_c  
    7KYF16A4  
    5.设计方案 z{<q0.^EFh  
    U O{xpY  
    see'!CjVo2  
    • 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）。 5VY%o8xXa  
    • 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?K  
    'Gm!Jblo@  
    m-&a~l  
     r;5 AY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 r&LCoe'\{i  
     qrORP3D@  
    j:\_*f  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -f 'q  
    • 用户必须输入所需的信息 rK0|9^i{  
    - 入射场 wE.@0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） `zV-1)=  
    - 系统参数 g tSHy*3]  
    - 制造条件 NR@SDW  
    $[L)f| l  
     -qr:c9\px  
    U iPVZ@?  
    7.设计过程 ' ]H#0.  
    |<5J  
    )gm\e?^   
    cmC&s'/8`D  
    1&x0+~G  
    aNh1e^j  
    d&3I>E$UP  
    设计和优化过程由两步完成： Vo58Nz:%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 GO&RR}  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Phjf$\pt  
     R?FtncL%D  
    8.系统模拟 3k|~tVM  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #|2g{7 g*  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :EmMia-)J  
    • 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。  4pOc`  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1tK6lrhj  
    ;Ef)7GE@\[  
     TQyFF/K  
    WLA_YMlA  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q'V,?#  
    1OJD\wc  
    [pyXX>:M  
    G5Dji_|  
    vU=k8  
    感兴趣的优化函数 A'P}mrY  
    • 效率满足（>95%） <\#  
    • 信噪比不满足（<30db） :/?R9JVI  
    • 杂散光不满足（>5% . LVOaxT  
     Y)-)NLLG;n  
    '3kL=(  
    iH -x  
    fn"jYSy  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "q#kh,-C  
           )SZ,J-H08w  
    _}%# Yz  
    ;Z<*.f'^fc  
     JT+lWhy  
    LZ<( :S  
    感兴趣的优化函数 >w2WyYJYH  
    • 效率满足（>95%） x'PjP1  
    • 信噪比满足（<30db） N4JL.(m){I  
    • 杂散光满足（<5%） jMN@x]6w  
    [,V92-s;N  
    11.总结 iPi'5g(a   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 7=[O6<+o  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2SCf]&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  /o3FK  
    • 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。 t~=@r9`S  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Z` Eb L  
     
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