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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 #IA[erf:  
     uz".!K[,wE  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 C[gCwDwl  
    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。 4\x'$G  
    !`hjvJryw  
    2．模拟任务 `+1+0?9  
    vUR{!`14  
    XL>Vwd  
    DOE： QK<sibDI  
    相位型衍射 G/J5aj[  
    光束整形器 (]^9>3{|  
    直径：2mmx2mm E< "aUnI  
    形状：圆形 YTpSR~!Rj  
    相位级次：16     \eH~1@\S  
    +'2Mj|d@p  
    f ySzZ  
    3.建模任务：入射光场 _)O1v%]"4  
    R5NDT4QYU  
    28C/^4  
    高斯准直激光光束的光束参数 c<wsWs 4V  
    Mi,yg=V  
    • 波长：632.8nm ]C3{ _?=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Oj\lg2Ck  
    q|b#=Af]g  
    OGh9^,v  
     [0El z@.C  
    4.建模任务：期望输出光场 M9HM:  
    !fZ\GOx  
    U8-#W(tRR  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *?Nrx=O*  
    fchsn*R%-  
    • FWHM-直径：0.5mm K>l$Y#x}k  
    • 边缘宽度：50um 8s-y+M@.  
    • 效率：>95% E'j>[C:U  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *%7[{Loz  
    • 杂散光：<5% IP7j)SM!  
    2Hw&}8  
     !qS~YA  
    K PSFy<  
    5.设计方案 U BzX%:A  
    J:Ea|tXK^  
    0f&B;?)!  
    • 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）。 D+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）。 Ci4`,  
    #3>o^cN~8k  
    H<#M)8  
     )=;GQ*<8Zs  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ztTj2M"  
     ?1*Ka  
    d00#;R  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 E;/WP!/.  
    • 用户必须输入所需的信息 y<0zAsT  
    - 入射场 U(P^-J<n1  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6=U81  
    - 系统参数 NY 756B*  
    - 制造条件 px8988X  
    3)88B"E  
     gI "ZhYI  
    4~xKW2*`K  
    7.设计过程 Q)c3=.[>  
    WvR-0>E  
    y iO!ZT  
    SK [1h3d  
    Y[)b".K  
    _QBN/KE9  
    kH~ z07:  
    设计和优化过程由两步完成： @W6:JO  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 G2qv)7{l2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 vT~ey  
     pqe7a3jr  
    8.系统模拟 pMB!I9q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i0Ejo;dB  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 KBE3q)  
    • 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。 U{i xok  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ( m/uj z  
    lC/1,Z/M  
     OL]P(HRm]~  
    2(LF @xb  
    9. 初始几何光学设计的结果 b .I_  
    EP,j+^RVf  
    Ha~F&H|"O  
    ]H| O  
    c?5?TJpm  
    感兴趣的优化函数 m}A|W[p<  
    • 效率满足（>95%） A12EUr5$  
    • 信噪比不满足（<30db） ,]`|2j  
    • 杂散光不满足（>5% 2[|52+zhc  
     m%zo? e  
    Hb}O/G$a*  
    yPY}b_W  
    `-t8ag 3  
    10. 后续IFTA优化后的结果 :I_p4S.)  
           8tfM,.]_i  
    GDF/0-/Z  
    M[  {O%!  
     a+'k#m  
    @k=UB&?I  
    感兴趣的优化函数 lXtsnQOOK  
    • 效率满足（>95%） u7&q(Z&&O  
    • 信噪比满足（<30db） &Va="HNKt  
    • 杂散光满足（<5%） <O Y (y#x  
    Fn>KdoByN  
    11.总结 /H4Z.|@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 n%|og^\0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 'tTUro1~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 \SSHjONX  
    • 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。 9|D*}OY>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Emy=q5ryl  
     
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