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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 K$5P_~;QL  
     >qvD3 9w  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 uWj-tzu  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 5o ^=~  
    ~MQf($]  
    2．模拟任务 (4{9 QO  
    {$:13AnK   
    B "zg85 e  
    DOE： =F[,-B~  
    相位型衍射 m8^2k2  
    光束整形器 u.Yb#?  
    直径：2mmx2mm h5keYBA  
    形状：圆形 6lAo`S\)eX  
    相位级次：16     l>?vjy65  
    1H 6Wrik  
    qM !q,Q  
    3.建模任务：入射光场 \^LR5S&  
    !`=?<Fl  
    !I/kz }N@  
    高斯准直激光光束的光束参数 /n7,B}  
    Jz0S2&  
    • 波长：632.8nm Tic9r i  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm O^% ace1  
    .WE0T|qDX  
    94@!.11  
     Hv*O9!cC  
    4.建模任务：期望输出光场 qW>J-,61/  
    g(H3arb&  
    OR8o%AxL7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: rep"xV&|>o  
     Z5-'|h$|  
    • FWHM-直径：0.5mm li P{Mu/LO  
    • 边缘宽度：50um LXV6Ew5E  
    • 效率：>95% (Z +C  
    • 信噪比（SNR）：>30dB iUBni&B  
    • 杂散光：<5% gNQJ:!  
    h8Si,W 3o  
     \c}r6xOr  
    ksp':2d}  
    5.设计方案 ;gV8f{X{Z  
    ?%ntO]  
    Y|nTc.A  
    • 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）。 \0*LfVr;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）。 ?0Zw ^a  
    /^G+vhlf\  
    /[5up  
     6^Vf 5W{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 gHshG;z*  
     +-d>Sl (  
    miSC'!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Njjeg9f  
    • 用户必须输入所需的信息 )wd~639U  
    - 入射场 Q.\ovk~,a  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <~w#sIh  
    - 系统参数 blv6  
    - 制造条件 ]:fHvx_?`7  
    |D:0BATRP  
     6suc:rp";  
    #u@!O%MJ  
    7.设计过程 5{TF6  
    W0k q>s4  
    _Tz!~z  
    #cb6~AH  
    sNVD"M,  
    XZGyhX7  
    ^5}3FvW  
    设计和优化过程由两步完成： g*M3;G  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;@hP*7Lm  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i,T{SV  
     Rw`s O:eZ  
    8.系统模拟 >0oc=9H8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &tIm  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 nv]64mL3  
    • 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。 GkFNLM5'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vcHDFi  
    jXf-+ ;ZQ  
     ntejFy9_  
    m<4Lo0?nS  
    9. 初始几何光学设计的结果 FC#Q tu~J  
    C2v7(  
    NYeg,{q  
    B?'ti{p A9  
    J:a^''  
    感兴趣的优化函数 H@:@zD!G[  
    • 效率满足（>95%） /xzL!~g`6<  
    • 信噪比不满足（<30db） ] W_T(C*  
    • 杂散光不满足（>5% CiSG=obw  
     @ 2_&ti  
    L  z  
    4dP_'0]9A:  
    Jo@9f(hq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Lsdu:+-  
           6BnjT  
    n9^zAcUbAW  
    y8@!2O4  
     @[Th{HTc.G  
    mfvQ]tz_+  
    感兴趣的优化函数 ITV}f#  
    • 效率满足（>95%） "x11 YM{F  
    • 信噪比满足（<30db） Fwr,e;Z  
    • 杂散光满足（<5%） By9/tB  
    Sy_M!`B  
    11.总结 .z"[z^/uF  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 o&zV8DE_v  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 (hoqLL\}k  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 c LJCLKJ  
    • 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。 ]+8,@%="  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 M<nn+vy`  
     
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