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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 H Q[  
     tN4&#YK<  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 x\~ <8o  
    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。 yS4VgP'W  
    S#oBO%!  
    2．模拟任务 :k`Qj(7S  
    [\<#iRcP  
    yi~]}M  
    DOE： X[$|I9  
    相位型衍射 YIZu{  
    光束整形器 LWhy5H;Es  
    直径：2mmx2mm  E^5  
    形状：圆形 fibudkg'>  
    相位级次：16     Qnt }:M+  
    40`Qsv0#  
    Wf5;~RJC?  
    3.建模任务：入射光场 {g`!2"  
    4|5;nxkGm8  
    NT5##XOB  
    高斯准直激光光束的光束参数 f_LXp$n  
    !t~tIJ>6  
    • 波长：632.8nm 4 $Kzh  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm UY({[?Se  
    yX{7<\x   
    M[O22wFs  
     toPFkc6`  
    4.建模任务：期望输出光场 [:(O`#  
    sUmpf4/  
    q&&"8.w-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: !ii( 2U  
    '-n Iy$>  
    • FWHM-直径：0.5mm AX6:*aZB  
    • 边缘宽度：50um <3N\OV2  
    • 效率：>95% ''q;yKpaz  
    • 信噪比（SNR）：>30dB e:4,rfF1  
    • 杂散光：<5% *\}$,/m['  
    ht6}v<x.eA  
     /g9^g(  
    FYE(lEjxi  
    5.设计方案 NYg&8s.  
    nm%qm  
    lf KV%  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 _7;G$\^&.  
    • 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）。 3$K[(>s  
    qRcg|']R  
    ;g+fY 6  
     ?z-nY,'^uq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 vR5X  
     {&D$U'ye  
    lB/ ^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s[UV(::E  
    • 用户必须输入所需的信息 <6hs<qXqi  
    - 入射场 EW4a@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jpR]V86G  
    - 系统参数 Gx4uf  
    - 制造条件 8dt=@pwx&  
    yV L >Ie/  
     d Efk~V\  
    [h' 22 W  
    7.设计过程 wouk~>Jft  
    IIXA)b!  
    !H c6$  
    ~p{YuW[e  
    Xm(#O1Vm(l  
    MZA%ET,l,<  
     ('BB9#\t  
    设计和优化过程由两步完成： g26_#4 P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 zp'hA  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 y/_=  
     9h-S,q!  
    8.系统模拟 ;H71A[M T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %a0q|)Nrj  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6MU;9|&  
    • 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。 yU7XX+cB7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 eL)m(  
    [ 4IqHe  
     Y4,p_6aKJ]  
    F8tMZ,:  
    9. 初始几何光学设计的结果 VB8eGMo  
    asp\4-?$o  
    sH1 ucZ>9Y  
    3&c'3y:b  
    7OXRR)]V  
    感兴趣的优化函数 \ E5kpm  
    • 效率满足（>95%） {LqYb:/C5U  
    • 信噪比不满足（<30db） 4 PU@W o  
    • 杂散光不满足（>5% &n83>Q  
     !&@t  
    1{cF/ :o  
    w+!V,lU"^  
    Ly v"2P  
    10. 后续IFTA优化后的结果 v!<FeLW  
           \fUVWXv  
    -\ew,y  
    ;r]! qv:  
     +[S<"}ls7  
    l#+@!2z  
    感兴趣的优化函数 6*>vie  
    • 效率满足（>95%） 0s}gg[lj  
    • 信噪比满足（<30db） _wW"Tn]  
    • 杂散光满足（<5%） ?G&J_L=@Y  
    PqyR,Bcx0  
    11.总结 ~WB-WI\  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 L/bvM?B^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d=\\ik8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 k4:=y9`R}$  
    • 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。 '?{L gj^R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }J\7IsM&  
     
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