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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 9g&)6,<  
     a.}:d30  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 @)Hbgkdi  
    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。 lmtQr5U  
    b8{h[YJL2  
    2．模拟任务 U~#^ ^  
    .)^3t ~  
    G<u.+V  
    DOE： O{ %A&Ui  
    相位型衍射 F {*9[jY  
    光束整形器 9HNh*Gc=  
    直径：2mmx2mm ghobu}wuF  
    形状：圆形 "E ok;io  
    相位级次：16     H&yFSz}6a  
    =Mu'+,dT  
    9u7n/o&8v6  
    3.建模任务：入射光场 RZ)vU'@kx  
    3 !>L?  
    xH`j7qK.  
    高斯准直激光光束的光束参数 bV )PT`-,  
    kJ#[UCqzM  
    • 波长：632.8nm 1YIux,2\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm f}lT|.)?VD  
    CdzkMVH  
    )0 n29  
     ))CXjwLj;  
    4.建模任务：期望输出光场 Qor{1_h)+9  
    q]iKz%|Z/  
    @wB'3q}(  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: m.HX2(&\3  
    .sJys SA\  
    • FWHM-直径：0.5mm *3F /Ft5  
    • 边缘宽度：50um fV A=<:  
    • 效率：>95% > G4HZE  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4iYKW2a  
    • 杂散光：<5% e"o6C\c  
    V 4\^TO`q=  
     /]k ,,&  
    p-Rm,xyL%  
    5.设计方案 m|nL!Wc  
    8t T&BmT  
    "9U+h2#]  
    • 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）。 C>JekPeM  
    • 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）。 KB%j! ?  
    B~V<n&<  
    "5o;z@(  
     EDq$vB  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 0gv3v@QO  
     As6)_8w  
    !!-}ttFA  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 QLF,/"  
    • 用户必须输入所需的信息 Wk\mgGn+  
    - 入射场 |c 06ix;).  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） { .aK{ V  
    - 系统参数 nl)_`8=  
    - 制造条件 k7yv>iN  
    zt)p`kdD  
     BGlGpl  
    Rm,[D)D^0N  
    7.设计过程 <K DH  
    >+Sv9S  
    w&wA >q>&  
    gtaV6sD  
    *2qh3  
    TZ&4  
    pW*{Mx  
    设计和优化过程由两步完成：  Z;j/K  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 GZ/pz+)i&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RsqRR`|X?  
     #/n|@z'  
    8.系统模拟 8X}^~e  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >zPO>.?h7T  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2X qTyf<  
    • 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。  D rF  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 O3^98n2  
    +Fc ET  
     h.4qlx|  
    'h!h!  
    9. 初始几何光学设计的结果 Hk<X  
    olD@W UB  
    V]l&{hl,  
    r.^0!(d  
    Wphe%Of  
    感兴趣的优化函数 YXczyZA`x  
    • 效率满足（>95%） NqiB8hZ~  
    • 信噪比不满足（<30db） s"I-YFP%c  
    • 杂散光不满足（>5% fnVW/23  
     Q  `e~MD  
    Nd]0ta  
    V+qFT3?-  
    WW@JVZxK  
    10. 后续IFTA优化后的结果 P1(8U%   
           8fJR{jD(s  
    m.1LxM$8  
    NEq t).   
     MZCL:#  
    G"G{AS  
    感兴趣的优化函数 @+}rEe_(  
    • 效率满足（>95%） Si#"Wn?|  
    • 信噪比满足（<30db） Zij"/gx\  
    • 杂散光满足（<5%） R<0Fy=z  
    e%PC e9  
    11.总结 Hfh@<'NL]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2-B6IPeI  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3x04JE3!  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 o `b`*Z  
    • 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。 UJ7'JBT=k  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 BhqhyX\D&y  
     
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