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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 D~hg$XzK  
     'EbWFMjy  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 gW>uR3Ca4  
    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。 e1%/26\  
    /Z~<CbKKl  
    2．模拟任务 'gC_)rK*  
    W+UfGk}A  
    i BF|&h(\  
    DOE： 9 Vkb>yFX'  
    相位型衍射 LhOa{1SY  
    光束整形器 ]s'Q_wh_-v  
    直径：2mmx2mm L ^q""[  
    形状：圆形 F Sw\_[^CQ  
    相位级次：16     piPR=B+  
    . $BUw  
    Qw-~>d  
    3.建模任务：入射光场 `o=q%$f#k~  
    B* ?]H*K  
    ar__ Pf6r  
    高斯准直激光光束的光束参数 >, F bX8Zz  
    z\K"Rg~J  
    • 波长：632.8nm N5Q[nd  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^hc!FD  
     .E`\MtA  
    ~Sj9GxTe  
     ,}3 'I [  
    4.建模任务：期望输出光场 B"h#C!E  
    ED=V8';D  
    /]K^ rw[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^2Fei.?T.  
    oI }VV6vO  
    • FWHM-直径：0.5mm #|L8tuWW  
    • 边缘宽度：50um r_ I5. gK  
    • 效率：>95% ?zh9d%R  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @.$|w>>T  
    • 杂散光：<5% /rWd=~[MO  
    b*a#<K$T_  
     Q6PHpaj  
    i3tg6o4C  
    5.设计方案 mk.9OhYY  
    ) i;1*jK  
    u+Y\6~=+  
    • 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）。 Cn,d?H  
    • 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）。 r)y=lAyF>  
    nV"~-On  
    A,JmX  
     E{XH?_xo  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 th  
     Q_"]+i]s@  
    uGwm r  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 n&$j0k  
    • 用户必须输入所需的信息 Ro\8ZXUQa  
    - 入射场 o} J&E{Tk  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Jl( &!?j  
    - 系统参数 '~5LY!H(pT  
    - 制造条件 T1ut"Zu  
    6eLR2  
     \:b3~%Fz  
    dMh:ulIY>  
    7.设计过程 CyJEY-  
    Oxm>c[R  
    sd*p/Q|4  
    h}[-'>{  
    CSJdvxb  
    `#rL*;\uV  
    9+j0q%  
    设计和优化过程由两步完成： zwhe  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1Ir21un  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 6Y^23W F  
     ^H~h\,;zQ  
    8.系统模拟 6V$Avg\6\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aRj9E}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3k\#CiB{  
    • 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。 RiDJ> 6S  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C^O VB-  
    sZjQ3*<-r  
     x3hB5p$q  
    o*-)Tq8GHE  
    9. 初始几何光学设计的结果 QX!-B  
    DVG(V w  
    qyZ" %Kz  
    ( Z619w  
    FEW14 U'O  
    感兴趣的优化函数 qU+t/C.  
    • 效率满足（>95%） 1#C4;3i,  
    • 信噪比不满足（<30db） ,kiv>{  
    • 杂散光不满足（>5% (uXL^oja  
     <NR#Y%}-V  
    gR&Q3jlIV  
    'H3^e}   
    3_ r*y9l  
    10. 后续IFTA优化后的结果 34`'M+3  
           { d=^}-^   
    o m^0}$V  
    @'w"R/,n-@  
     B\=L3eL<D  
    Vp#JS3Y  
    感兴趣的优化函数 _G[g;$ <  
    • 效率满足（>95%） Dl<bnx;0  
    • 信噪比满足（<30db） Ghu#XJB?  
    • 杂散光满足（<5%） V_R@o3kv;  
    44gPCW,u  
    11.总结 P9GN}GN%v  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9%k2'iV7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 RM]\+BK  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9eGyyZg  
    • 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。 o15-ZzE-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 J28M@cn  
     
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