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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 5Zq- |"|  
     (Q @m;i>  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 rf9RG!  
    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。 M~@\x]p >  
    x$Lt?'  
    2．模拟任务 M5<5 (l  
    ? 56Zw"89  
    ~zuMX ;[  
    DOE： J +9D/VT  
    相位型衍射 |5O%@  
    光束整形器 }#Vo XilX  
    直径：2mmx2mm 1s*I   
    形状：圆形 $mpfr#!&3o  
    相位级次：16     UboOIx5:  
    $H_4Y-xOi  
    ok7DI  
    3.建模任务：入射光场 R+^/(Ws'<  
    @]OI(B  
    BG'gk#J+f  
    高斯准直激光光束的光束参数 K[ylyQ1  
    x{+rx.  
    • 波长：632.8nm >Vn!kN6\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm $+?6U  
    (US8Sc  
    EmLPq!C  
     <,LeFy\zW  
    4.建模任务：期望输出光场 !Dz:6r  
    <q_H 3|  
    z9VQsC'K  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YpuA,r;"  
    H-I*;  
    • FWHM-直径：0.5mm IQH;`+  
    • 边缘宽度：50um )hn,rmn (P  
    • 效率：>95% >(\[$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB FL`. (,  
    • 杂散光：<5% z muq4-.  
    hzPpw.  
     FCI38?`%  
    Ad]r )d{  
    5.设计方案 #'"h+[XY  
    BURiLEYZl  
    J H$  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 xNjA>S\]W5  
    • 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）。 'W$qi@f_s  
    ?p$WqVN}  
    5Lue.U%a  
     >0512_J+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]bRu8kn  
     gg6&Fzp  
    jkfI,T  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 gAR];(*  
    • 用户必须输入所需的信息 FxD"z3D  
    - 入射场 Th"7p:SE?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mv + .5X  
    - 系统参数 L!{^^7  
    - 制造条件 5ptbz<Xv  
    uV;Z  
     !rrjA$P<v  
    |QHWX^pO  
    7.设计过程 +LrW#K;  
    t7lRMCN  
    sz}Nal$AC  
    @89mj{  
    &9^c-;Vs  
    D:){T>  
    slw^BK3t  
    设计和优化过程由两步完成： #+r-$N.7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 {9P<G]Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 6#dx%TC  
     j8N8|\n-  
    8.系统模拟 !M}&dW2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 s'/ug  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  vlE#z  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 @ '<lD*W  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )Q9J,  
    E4 JS   
     .t\ Yv/|`  
    t6LTGWs/_o  
    9. 初始几何光学设计的结果 FUMAvVQ  
    Z^#7&Pv0  
    > a^H7kp  
    l1YyZ^Z  
    mB_ba1r  
    感兴趣的优化函数 y5l4H8{h}  
    • 效率满足（>95%） 3{,Mpb@  
    • 信噪比不满足（<30db） {K:/(\  
    • 杂散光不满足（>5% Qa"R?dfr  
     =(zk-J<nY  
    (A"oMnjWd  
    _Z9I')  
    N[=nh)m7b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A7ck-9dT/L  
           Vd|/]Zj  
    w6Ue5Ix,!  
    +)ro EJ_  
     !$Mv)c/_u  
    IgSe%B  
    感兴趣的优化函数 Jb_/c``  
    • 效率满足（>95%） XMuZ 'I  
    • 信噪比满足（<30db） ,{YC|uB  
    • 杂散光满足（<5%） >>&~;PG[  
    <o p !dS  
    11.总结 7!Fu.Ps >  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |RHX2sso  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7dxY07 yu  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {dCkiF  
    • 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。 vE{QN<6T  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 T*LbZ"A  
     
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