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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 4iDo.1B"  
     h4sEH  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 %R(j|a9z  
    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。 >GqIpfn  
    d ;ry!X  
    2．模拟任务 Dz.U&+*  
    y![h  
    =PXNg!B}D*  
    DOE： Rnj2Q!C2  
    相位型衍射 0\u_ \%[  
    光束整形器 iPxSVH[  
    直径：2mmx2mm ARslw*SJ  
    形状：圆形 x%LWcT/  
    相位级次：16     p_tMl%K  
    @Yy=HV  
    NH4EsV]  
    3.建模任务：入射光场 b@nbXm]Z  
    ?jy^WF`  
    A9F Z`  
    高斯准直激光光束的光束参数 0!xD+IA!8  
    60-LpGhvy  
    • 波长：632.8nm %N>@( .  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm >C@fSmnOM  
    owQLAV  
    `4XfT.9GT  
     -j<m0XUQ  
    4.建模任务：期望输出光场 IgZX,4i=o  
     RtK/bUa  
    ^k~{6S,  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: QTM+ WD  
    L[ rJ7:  
    • FWHM-直径：0.5mm VAV@Qn  
    • 边缘宽度：50um jt;68SA P  
    • 效率：>95% :'#B U:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }?"f#bI  
    • 杂散光：<5% kf^Wzp  
    HH8a"Hq)  
     ePB=aCZ  
    e(j"u;=  
    5.设计方案  k:R9wo  
    p}N'>+@=  
    y%p&g  
    • 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）。 n8J';F =P  
    • 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）。 Oxy. V+R  
    {P(IA2J'S  
    H<dm;cU  
     mi i9eZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 tHD mX  
     G`gYwgU;  
     XW`&1qx  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [G4#DP\t>p  
    • 用户必须输入所需的信息 [R6du*P  
    - 入射场 `<q{8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^hTq~"  
    - 系统参数 *(s)CWf  
    - 制造条件 naW}[y*y;  
    %]RzC`NZ  
     GiI2nHZc  
    Qq^>7OU>Co  
    7.设计过程 sm/l'e  
    &&TQ0w&T  
    b'uH4[zX%  
    EVrOu""  
    DYbkw4Z,  
    O>)8< yi$  
    !dStl:B  
    设计和优化过程由两步完成： $UgM7V$  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 WZ;f3 "  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Jc:*X4-'  
     VI[ikNpX  
    8.系统模拟 ?,TON5Fl-  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Yc+ /="&z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _D[vMr[  
    • 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。 / IAK'/  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eB^:+h#A_  
    =A GsW  
     |'b=xeH.^<  
    f \[Z`D  
    9. 初始几何光学设计的结果 hyVuZ\9B  
    )$i7b  
    i{ eDV  
    mvlK ~c8  
    q?e97a  
    感兴趣的优化函数 9^3y\@ m  
    • 效率满足（>95%） SPn0D9 b]  
    • 信噪比不满足（<30db） 6*{N{]`WZ)  
    • 杂散光不满足（>5% rW&8#&  
     bxK1v7  
    VLkK6W.u  
    e(,sFhR  
    owJPEx  
    10. 后续IFTA优化后的结果 {{SeD:hx  
           &iId<.SiJ  
    iw12x:  
    y`!3Z} 7  
     $@7S+'Q3  
    r,EIOcz:  
    感兴趣的优化函数 XW%!#S&;X  
    • 效率满足（>95%） K.dgQ-vn  
    • 信噪比满足（<30db） %, XyhS5[o  
    • 杂散光满足（<5%） wBA[L}  
    /F5g@ X&  
    11.总结 WpWnwQY`#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 KaZ$!JfT  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 th2a'y=0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  Jx[IHE  
    • 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。 8m2-fuJz  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 K #}DXq  
     
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