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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 X9=N%GY[  
     N/F$bv  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 b$JBL_U5Ch  
    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。 963aW*r  
    O[q\e<V<  
    2．模拟任务 5f7zk  
    z~oDWANP  
    q!lP"J  
    DOE： Wch~ Yb  
    相位型衍射 c4mh EE-  
    光束整形器 #%,RJMv  
    直径：2mmx2mm C"pB"^0  
    形状：圆形 Qu\@Y[eia5  
    相位级次：16     UE0$ o?  
    uGH?N  
    QfpuZEUK  
    3.建模任务：入射光场 @cvP0A  
    t%VDRZo7  
    tjnPyaJEl  
    高斯准直激光光束的光束参数 S;\R!%t_  
    d j5hv~  
    • 波长：632.8nm Djt%r<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm DC4C$AyW r  
    :QQlI  
    5]Da{Wmgs  
     \_]En43mg  
    4.建模任务：期望输出光场 ;iQEkn2T|}  
    #J\rv'  
    3z =^(Y  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: OYL]j{  
    qa'gM@]  
    • FWHM-直径：0.5mm EMvHFu   
    • 边缘宽度：50um tNaL;0#Tx  
    • 效率：>95% oy.[+EI`|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :3ZYJW1  
    • 杂散光：<5% #=c`of6  
    s4LO&STh{  
     l$Gl'R>>*  
    kyYLP"oB=  
    5.设计方案 m]Y;c_DO:  
    ?;ukvD  
    %/9;ZV  
    • 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）。 zd %rs~*c  
    • 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）。 -6~'cm  
    dbdM"z 4  
    ^z;JVrW  
     "E*e2W  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )q~DTR^z-  
     Kyg=$^{>G  
    vv0Q$ O->  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 wVl+]zB  
    • 用户必须输入所需的信息 VU.@R,  
    - 入射场 Do7=#|bAM  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） a|j%n  
    - 系统参数 <v 0*]NiX  
    - 制造条件 p]G3)s@>  
    GRqT-/n"  
     Bn?V9TEoO  
    m"2d$vro"  
    7.设计过程 ^_+XDO  
    _wDS#t;!M  
    I s57F4[}  
    PgM(l3x  
    k\r(=cex6  
    !vD{Df>  
    :\ QUs}  
    设计和优化过程由两步完成： H U+ I  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 _RkuBOv@e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Z=S>0|`R  
     s0u{d qP  
    8.系统模拟 Y'VBz{brf  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 m#e3%150{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 wEW4gz{s  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 "B7`'jz  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 xJ8%<RR!t  
    9nSWE W  
     T(?HMyg3  
    v 4/-b4ET  
    9. 初始几何光学设计的结果 C#pZw[  
    Ucw yxX I  
    Rf-[svA  
    =}!Mf'  
    tiPa6tQ  
    感兴趣的优化函数 ecJ6  
    • 效率满足（>95%） *LC+ PZV@  
    • 信噪比不满足（<30db） sJx+8 -  
    • 杂散光不满足（>5% m} ?rJ  
     } R4c  
    vxQ8t!-u  
    u"xJjS  
    bvBHYf:^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 KW^<,qt5w  
           BP[|nL  
    revF;l6->C  
    SO\/-]9#  
     07g':QU@  
    zvc`3  
    感兴趣的优化函数 FyoEQ%.bI  
    • 效率满足（>95%） '\#EIG  
    • 信噪比满足（<30db） m#/_x  
    • 杂散光满足（<5%） +k<w!B*  
    ~ (On|h  
    11.总结 `Pn[tuIO  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 3uu~p!2  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q"qo.TPh|$  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 tMx}*l|]  
    • 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。 BKa- k!  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #:x4DvDkR  
     
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