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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 "Fnq>iR-  
     06 mlj6hV  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 lr@#^  
    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。 =!b6FjsiG  
    V416g |lBO  
    2．模拟任务 Di5(9]o2  
    (Ddp|a"b  
    T*[ VY1  
    DOE： C$yq\C+I  
    相位型衍射 Uh6 '$0  
    光束整形器 ,*svtw:2')  
    直径：2mmx2mm (bp9Pjw  
    形状：圆形 ,)FdRRj  
    相位级次：16     /+]s.V.  
    An`3Ex[  
    nY%5cJ`"  
    3.建模任务：入射光场 23\RJpKb  
    5z}w}zdg  
    b7`D|7D  
    高斯准直激光光束的光束参数 b*kfWG-6t  
    / ~ %KVe  
    • 波长：632.8nm yay<GP?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =uHnRY  
    tRb] 7 z  
    /phX'xp  
     ||7x;2e  
    4.建模任务：期望输出光场 `r"+644  
    4R^mI  
    }|OaL*|u  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =ac_,]z  
    6RO(]5wX  
    • FWHM-直径：0.5mm c,MOv7{x_  
    • 边缘宽度：50um hg.#DxRi{  
    • 效率：>95% |~`as(@Ih  
    • 信噪比（SNR）：>30dB kl!wVLE  
    • 杂散光：<5% Z%zj";C G  
    S_ MyoXV  
     b \KL;H/  
    ?liK\C2Z<  
    5.设计方案 >zsid:  
    )~4II.`%^  
    EC2+`HJ"  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 n9w9JXp;!  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 G@FI0\t  
    k(>h^  
    +y7;81ND  
     'FlJpA}  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 E1dD7r\  
     [Aj Q#;#Q  
    WG*t ::NN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `g8E1-]l  
    • 用户必须输入所需的信息 k Iw`P[  
    - 入射场 .7'kw]{/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） h5%<+D<  
    - 系统参数 mpAR7AG6  
    - 制造条件 KoE8 Mp  
    <DKS+R  
     7{e{9QbJ4  
    B]m@:|Q  
    7.设计过程 :q8b;*:  
    B\J^=W+`  
    yKYUsp  
    ~<<nz9}o_  
    S6}@I ,Q  
    =U8a ?0  
    LmlXMia  
    设计和优化过程由两步完成： 3iw{SEY  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }kw/W#)J  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Um1[sMc{au  
     ;\EiM;Q]  
    8.系统模拟 mRB   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P\8@g U!uk  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &_JD)mM5  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 k(zsm"<q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2*(Z==XC7  
    ^w]/  
     -':Y\:W  
    hN['7:bQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 [ W2fd\4  
    >=]'hyn]]  
    >zDF2Y[  
    (D@A74q\'  
    W@y J AQ  
    感兴趣的优化函数 2H.654  
    • 效率满足（>95%） bSVlk`  
    • 信噪比不满足（<30db） 8G5Da|\  
    • 杂散光不满足（>5% r]OK$Ql  
     Yvn\x ph3  
    V9ssH87#  
    {Fzs@,|W.  
    dw.F5?j`b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ix#epuN  
           Vi4~`;|&b+  
    ]f]<4HD=i  
    e/->_T(I  
     G_>#Js  
    )DYI .  
    感兴趣的优化函数 W8lx~:v  
    • 效率满足（>95%） DGevE~  
    • 信噪比满足（<30db） (`? y2n)~W  
    • 杂散光满足（<5%） ^z,_+},a3T  
    8k(P,o  
    11.总结 7}*6#KRG  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0i8LWX_M  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 a_h]?5 :c  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C> [ Uvc  
    • 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。 K}=|.sE9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Rq[ M29  
     
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