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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 S c@g;+#QU  
     `m3C\\9;  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 '?q|7[SU  
    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。 1z{Azp MZ  
    u YJ6 "j  
    2．模拟任务 {X8F4  
    >\MV/!W  
    &L+u]&!6C  
    DOE： YsLEbue   
    相位型衍射 &x\u.wIa  
    光束整形器 k~:B3p  
    直径：2mmx2mm m,Os$>{Ok  
    形状：圆形 4,FuQ}  
    相位级次：16     qA&N6`  
    '|Cs!Zl  
    %1xo|6hm-  
    3.建模任务：入射光场 F!N;4J5u  
    :0V<  
    , Lhgv1  
    高斯准直激光光束的光束参数 E5.)ro=$  
    KeY)%{  
    • 波长：632.8nm +xB !T1p D  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (%\N-[yZ  
    ]#_,?d  
    Wrt3p-N"D  
     *h$Dh5%P  
    4.建模任务：期望输出光场 K+PzTGWq^  
    ~[l2"@  
    / [:@j+n\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +d]}  
    irpO(>LK  
    • FWHM-直径：0.5mm `[7&tOvSk  
    • 边缘宽度：50um w#]%I+  
    • 效率：>95% |fq1Mn8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB fq _6xs  
    • 杂散光：<5% s +^YGB  
    y~''r%]   
     "wA3l%d[Y  
    ^[lg1uMW  
    5.设计方案 61b,+'-  
    ME{i-E4  
    pT:CvJ  
    • 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）。 X 1^f0\k  
    • 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）。 i$$\}2m{L  
    lzw3 x  
    'GS1"rkW<5  
     ^pAqe8u_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 j<4J_wE  
     %TvunV7NQS  
    ^`Vt<DMT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 M"ZP s   
    • 用户必须输入所需的信息 VTy!<I  
    - 入射场 0X~Dxs   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 'BcxKqC  
    - 系统参数 |l `X]dsfQ  
    - 制造条件 D9+a"2|3<  
    i%D/@$\D6  
     ,m9Nd "6\  
    tbl!{Qwx  
    7.设计过程 TdG[b1xN  
    ycIT=AFYqd  
    :$j!e#?=  
    w[UPoG #Uh  
    ;Hv#SRSz  
    {.DI[@.g  
    YLJH?=2@  
    设计和优化过程由两步完成： n +`(R]Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <~<I K=n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 o#4Wn'E  
     g=:%j5?.e  
    8.系统模拟 Fu(e4E  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]nEN3RJ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 `3*>tq  
    • 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。 &W)k s  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0[x?Q[~S_0  
    =3}@\f#  
     Wi'BX#xCB  
    M\DUx5d J,  
    9. 初始几何光学设计的结果 rX{QgyY&  
    T<mk98CdE  
    3-FS} {,  
    b'St14_  
    n)8bkcZCp+  
    感兴趣的优化函数 JOx75}  
    • 效率满足（>95%） ~BaU2S@y  
    • 信噪比不满足（<30db） x\3tSP7Vp  
    • 杂散光不满足（>5% hJrxb<9@Y0  
     ph<Z/wlz  
    >OBuHqC  
    f)vD2_E  
    s[SzE6eQ`l  
    10. 后续IFTA优化后的结果 o.Mb~8Yu  
           8L|rj4z<#  
    YEF%l'm( \  
    k9w<0h3  
     V89!C?.[]1  
    {(7Dz*0  
    感兴趣的优化函数 eWhv X9 <  
    • 效率满足（>95%） J<H$B +;qR  
    • 信噪比满足（<30db） :nd }e  
    • 杂散光满足（<5%） P zzX Ds6  
    EN+WEMro  
    11.总结 t'Nu^_#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Sr,ZM1J  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !-|&  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )Mi #{5z  
    • 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。 .[+8D=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \V7Hi\)  
     
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