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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 RTRi{p  
     #Ez+1  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 g?d*cwtU  
    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。 ,7nA:0P  
    ![a~y`<K,  
    2．模拟任务 =Frbhh57  
    o:"^@3  
    u.Z,HsEOb  
    DOE： wx%TQ!  
    相位型衍射 p7kH"j{xD  
    光束整形器 l9X\\uG&  
    直径：2mmx2mm nH % 1lD?:  
    形状：圆形 XT0:$0F  
    相位级次：16     =FtJa3mHK  
    q^k]e{PD  
    ;5wr5H3  
    3.建模任务：入射光场 bD;c>5t  
    ~^R?HS  
    ,,KGcDBj  
    高斯准直激光光束的光束参数 0[T>UEI?  
    jJDY l([  
    • 波长：632.8nm lTn~VsoRZ  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm T^~9'KDd  
    KGoHn6jM  
    Zc9j_.?*  
     }./_fFN@  
    4.建模任务：期望输出光场 )mbRG9P  
    |ZnRr  
    ;c;n.o.)/#  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: )Mj $/  
    %"> Oy&3  
    • FWHM-直径：0.5mm 3@7<e~f  
    • 边缘宽度：50um /P3s.-sL  
    • 效率：>95% [M{EO)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?dcR!-3  
    • 杂散光：<5% 9?_ybO~Oq  
    8 K/o/  
     w(xRL#%  
    tSvklI  
    5.设计方案 )QvuoaJQ  
    IAJYD/Y&?  
    7berkU0P  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ^sjL@.'m$N  
    • 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）。 +e6c4Tw/  
    /-W-MP=Wd  
    >.-$?2  
     S=wJ{?gzAK  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]O;Hlty(g  
     &PAgab2$  
    ?9 8]\pI  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !dW77kLTg  
    • 用户必须输入所需的信息 2%DleR'i  
    - 入射场 J '^xDIZX  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7q] @Jx9  
    - 系统参数 Twj?SV  
    - 制造条件 ;5.o;|w?!  
    b:iZ.I  
     P;dp>jL  
    Q&9%XF uM  
    7.设计过程 iC{~~W6  
    XT|!XC!|  
    ]%y~cq  
    ;Q]j"1c  
    -|DSfI#j  
    B~u_zZE  
    |;-,(509  
    设计和优化过程由两步完成： _uO#0 )l  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ; YaR|)B  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 /Jc?;@{  
     x,Cc$C~YP  
    8.系统模拟 @x@w<e%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8O]U&A@  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 (Jw[}&+  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 O^ ]I>A#d  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %}=$HwN)  
    Hr$oT=x[  
     jz[|rwAp  
    9rb/hkX&  
    9. 初始几何光学设计的结果 ;!@\|E  
    )Q\ZYCPOr  
    <(JsB'TK  
    I_yIVw;  
    >EMgP1  
    感兴趣的优化函数 I`%=&l[v_5  
    • 效率满足（>95%） n;"4`6L~  
    • 信噪比不满足（<30db） L!L/QG|wdf  
    • 杂散光不满足（>5% UZdE ^Q[  
     0<L@f=i  
    \QUvImT  
    ED/-,>[f  
    %uGA+ \b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 13Z6dhZu  
           J1<fE(X  
    4[3T%jA  
    oQDOwM,  
     9ok|]d P  
    HHZ!mYr  
    感兴趣的优化函数 *eXO?6f%s^  
    • 效率满足（>95%） 7atYWz~yG  
    • 信噪比满足（<30db） vc2xAAQ  
    • 杂散光满足（<5%） F!>K8q  
    nRQIrUNq  
    11.总结 %:o@IRTRU  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 T , =ga  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 A!k}  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 >V(2Ke Y  
    • 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。 SEchF"KJQF  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Y%:p(f<  
     
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