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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 8 H3u"  
     g_N^Y  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 aM(#J7;  
    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。 k_ywwkG9lU  
    E*wG5] at  
    2．模拟任务 )9[u*|+  
    :FfEjNil  
    E_DQ.!U!o  
    DOE： c:&8B/  
    相位型衍射 &q9=0So4\  
    光束整形器 nk7>iK!i  
    直径：2mmx2mm t|h c`|  
    形状：圆形 5E1`qof  
    相位级次：16     *Uj;a.  
    :#35mBe}k  
    6H5o/)Q~  
    3.建模任务：入射光场 i/H;4#Bz  
    vt^7:! r  
    -aS@y.z  
    高斯准直激光光束的光束参数 1 ] cLbJ  
    Y6Cm PxOQ  
    • 波长：632.8nm peT91b  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #D|%r-:"  
    o3GkTn O  
    19c_=$mV  
     _aF8Us  
    4.建模任务：期望输出光场 5u;//Cm  
    H9_iTGBQ  
    ZfH>UHft  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .P/0 `A{&  
    qNP)oU92  
    • FWHM-直径：0.5mm O(!; 7v}  
    • 边缘宽度：50um L8!yP.3   
    • 效率：>95% 9+PAyI#w  
    • 信噪比（SNR）：>30dB T *PEUq  
    • 杂散光：<5% kGo2R]Dd[  
    w,vnpdT  
     lS7L|  
    H!u8+  
    5.设计方案 6 U[VoUU   
    law$LL  
    -m=A1~|7  
    • 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）。 g?Nk-cg  
    • 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）。 US(RWXyg  
    /|i*'6*  
    ?[m1?  
     vYb4&VV  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5N%d Les  
     oy5K* }  
    4g8o~JI:v  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 b @0= &4  
    • 用户必须输入所需的信息 &]RE 5!  
    - 入射场 * jWh4F,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e98QT9  
    - 系统参数 UH}lKc=t  
    - 制造条件 +hr|$  
    @4 8!e-W  
     f^lcw  
    )UF'y{K}  
    7.设计过程 zPqJeYK  
    fW+ "Kuw  
    yq k8)\p  
    ,52 IR[I<T  
    l5Ko9CG  
    8a)Brl}u  
    fxoEK}TM  
    设计和优化过程由两步完成： 7x>^ip"7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 T)7U+~nQ"  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5$'[R ;r  
     b~:)d>s8wY  
    8.系统模拟 qve'Gm)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 R@z`  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;hO6 p  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 /7Pqy2sgE  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 YX-j|m|  
    ."^\1N(.n  
     9t)Hi qj  
    eS@j? Y0y  
    9. 初始几何光学设计的结果 4s9@4  
    LOcZadr  
    Gg ~0>XS  
    Gt*K:KT=L  
    K;sC#9m  
    感兴趣的优化函数 ?2~fvMWu  
    • 效率满足（>95%） 2XeyNX  
    • 信噪比不满足（<30db） OzrIiahz/  
    • 杂散光不满足（>5% a`%`9GD  
     3lZl  
    0{z8pNrc  
    3w"JzC@  
    ='b)6R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 O{~Xp!QQt  
           =dA] nM  
    K=JDl-#!  
    L +Uq4S^  
     `MPR-"Z6  
    ]-{ fr+  
    感兴趣的优化函数 2DFsMT>X  
    • 效率满足（>95%） xCXsyZ2h  
    • 信噪比满足（<30db） '#3FEo  
    • 杂散光满足（<5%） "X2'k@s`  
    b:hta\%/2  
    11.总结 HYGd :SeH  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 lCp6UkE  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }RadbJ{q=  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 }vU/]0@,E  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 ;xz_H$g  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sU&v B:]~  
     
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