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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 vCy.CN$  
     v{mv*`~nA\  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 I<D&,LFH*w  
    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。 "xe7Dl  
    c{'$=lR "  
    2．模拟任务 _SMT.lG  
    %K&+~CJE  
    7.7Cluh5,  
    DOE： SE-!|WR  
    相位型衍射 V9+xL 1U#  
    光束整形器 } D/+<  
    直径：2mmx2mm &57qjA ,8<  
    形状：圆形 ,GdxUld  
    相位级次：16     l1-4n*fU  
    Ap F*a$),  
    O tXw/  
    3.建模任务：入射光场 T!m42EvIvE  
    E@5zd@[  
    o-\ok|,)#j  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,X9hl J  
     _/8_,9H  
    • 波长：632.8nm ~u_K& X  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !6XvvTs/<  
    4'+d"Ok  
    X0^zw^2W  
     g>6:CG"  
    4.建模任务：期望输出光场 C $]5l; `  
    K:}h\ In  
    lSZ"y Q+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +O|_P`HBoI  
    Nf=C?`L  
    • FWHM-直径：0.5mm 4ggVj*{v  
    • 边缘宽度：50um ^z[_U}N\}  
    • 效率：>95% 7,pjej  
    • 信噪比（SNR）：>30dB H/cs_i  
    • 杂散光：<5% ^K7q<X,  
    S 3{Dn  
     y,'FTP9?  
     )v${&H  
    5.设计方案 =ied}a :[  
    21.YO]Et  
    Eem 2qKj  
    • 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）。 1k!D0f3qb  
    • 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）。 bcq@N  
    Zr\2BOcc.l  
    3cmbK  
     ^OHZ767v  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V[#6yMU@  
      Vil@?Y"  
    H"2U)HJl  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }=Hf?';m  
    • 用户必须输入所需的信息 qv.[k<~a>  
    - 入射场 eA`]K alH  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） fy9uLl}h  
    - 系统参数 WEno+Z~=1'  
    - 制造条件 TAXd,z N  
    60~v t04  
     V78Mq:7d  
    2}D,df'W4  
    7.设计过程 [vE$R@TZ0!  
    Xfj)gPt}  
    !.9l4@z#  
    RI?NB6U  
    FL59  
    g* %bzfk=|  
    }%_qx|(P|t  
    设计和优化过程由两步完成： H( MB5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 bAUHUPe  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [0K=I64 z  
     #1MKEfv(~  
    8.系统模拟 A3xbT\xdg  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x<8\-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &q.)2o#Q.  
    • 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。 "K 8nxnq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3)dP7rmZ  
    `hzd|GmX  
     STv(kQs  
    ^n t~-%  
    9. 初始几何光学设计的结果 ki#y&{v9Be  
    %cS#+aK6M'  
    [qSQ#Qzi2i  
    ,bxz]S1W  
    I`lDWL  
    感兴趣的优化函数 SF0Jb"kS  
    • 效率满足（>95%） x 96}#0'  
    • 信噪比不满足（<30db） 6{L F-`S%  
    • 杂散光不满足（>5% 0"hiCGm'  
     6ezcS}:+  
    OthG7+eF  
    dZF8 R  
    Yi[4DfA  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k@7kNMl  
           ehU"*9  
    ZHz^S)o\[s  
    YRXK@'[=  
     *}7U`Aa  
    O(odNQy~  
    感兴趣的优化函数 " l.!Ed  
    • 效率满足（>95%） fa"\=V2S  
    • 信噪比满足（<30db） av)?>J~;  
    • 杂散光满足（<5%） )4PB<[u  
    W.IH#`-9E  
    11.总结 O!/ekU|,r  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ur n  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ^+EMZFjg(  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7$K}qsr<  
    • 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。 $]Jf0_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ny]lvgu9X  
     
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