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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 @9wug!,  
     sP+ZE>7  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 #el i_Cxe  
    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。 FLI0C  
    B[I a8t  
    2．模拟任务 <CJ`A5N  
    o1"-x  
    !VfP#B6.  
    DOE： iB:](Md'r  
    相位型衍射 Ao:<aX,=  
    光束整形器 ^?5 [M^  
    直径：2mmx2mm 9z:P#=Q:  
    形状：圆形 iw$n*1M  
    相位级次：16     ua^gG3n0  
    7Qc 4Oz:t  
    {I2qnTN_a  
    3.建模任务：入射光场 >J \}&!8,  
    TZ]D6.mD  
    Z3)l5JG)  
    高斯准直激光光束的光束参数 $g?`yE(K  
    Yzr|Z7r q}  
    • 波长：632.8nm Zu$30&U  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 'WA]DlO  
    Q0}Sju+HX  
    BtZycI  
     2[Ja|W\If  
    4.建模任务：期望输出光场 "s6O|=^*  
    % e@Jc 3  
    sKkk+-J4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?G#T6$E8  
    m),3J4(q  
    • FWHM-直径：0.5mm E_aDkNT  
    • 边缘宽度：50um A7;|~??  
    • 效率：>95% ^E5[~C*o3  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Z5vpo$l  
    • 杂散光：<5% nI-^   
    "Zh6j)[o  
     f/r@9\x  
    \ >@'wl  
    5.设计方案 +{$NN  
    "uz}`G~O  
    aK%i=6j!  
    • 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）。 %U.aRSf/  
    • 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）。 X"KX_)GZD  
    n 2k&yL+a  
    U-P\F-  
     s4$Z.xwr  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6<h?%j(  
     w2!5Cb2  
    *o/ Q#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 pN[G?A  
    • 用户必须输入所需的信息 | 'SqG}h  
    - 入射场 :\+;5Se+l  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） m#E%, rT  
    - 系统参数 *EZ'S+wR  
    - 制造条件 ;t.LLd  
    Hw1<! Dyv  
     D3^Yc:[_@  
    o*OaYF'8  
    7.设计过程 }}";)}C`  
    2Mc}>UI?eO  
    OZ*V7o  
    L{hP&8$k  
    "g)@jqq:>  
    xwwy9:ze*l  
    +v 9@du  
    设计和优化过程由两步完成： yW&|ZJF?  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <bPn<QI  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 26Y Y1T\B)  
     %|l^oC+E  
    8.系统模拟 / M(A kNy  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 < c[+60p"  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 AwhXCq|k  
    • 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。 ,cR=W|6cQm  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 MCOz-8@|Y  
    I/ pv0  
     Z|YiYQl[)  
    >Lh+(M;+F  
    9. 初始几何光学设计的结果 : QK )Ym  
    SArSi6vF  
    Z:l.{3J$  
    RcUKe,  
    e}u# :ysj  
    感兴趣的优化函数 zV(F9}^  
    • 效率满足（>95%） -saisH6  
    • 信噪比不满足（<30db） ;%r#p v~  
    • 杂散光不满足（>5% k%iZ..  
     1C[j:Ly/  
    #>m#i1Nu  
    #x"dWi (  
    f)xHSF"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 rBv  
            g?qh  
    2TN+ (B#Z!  
    2k,!P6fgl  
     fmDU  
    Sri,sZv  
    感兴趣的优化函数 :NL.#!>/  
    • 效率满足（>95%） 6~Y-bn"%D5  
    • 信噪比满足（<30db） 9kcp(  
    • 杂散光满足（<5%） xm@vx}O:  
    o#X|4bES  
    11.总结 -G<$wh9~3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Sb=cWn P  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J1I"H<}-6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 .6Swc?  
    • 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。 \Uun2.K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $gsn@P>"  
     
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