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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 6zaO$  
     "tn]s>iAd=  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 7??+8T#n*  
    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。 [59_n{S 1  
    tF O27z@  
    2．模拟任务 ApG_Gd.  
    X8GIRL)lJ  
    ^R! qxSj  
    DOE： 9V9K3xWn  
    相位型衍射 HX7"w   
    光束整形器 +YI/(ko=  
    直径：2mmx2mm ;mjk`6p  
    形状：圆形 d3St Z~&r!  
    相位级次：16     J)"2^?!&B  
    )4bBR@QM  
    #||^l_  
    3.建模任务：入射光场 9B{,q6  
    v8 I&~_b  
    pi 7W8y  
    高斯准直激光光束的光束参数 bLhTgss](  
    H"=%|/1M0  
    • 波长：632.8nm iT227v!s  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm nxS|]  
    AVF(YD<U  
    I~-W4{  
     @ 4#q  
    4.建模任务：期望输出光场 YNRpIhb  
    |k\4\a Lj  
    |a*VoMZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #.'0DWT \-  
    ^<}9#q/rt  
    • FWHM-直径：0.5mm .D!0$W mOZ  
    • 边缘宽度：50um Ej~vp2  
    • 效率：>95% jAie[5  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M%92 ^;|`  
    • 杂散光：<5%  _zvCc%  
    NTb mI$(  
     ? %XTD39  
    /Nt#|C>  
    5.设计方案 ?#YheML?  
    ,&e0~  
    7jL+c~  
    • 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）。 opU=49 b  
    • 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）。 ?x1sm"]p'  
    ;h<(vc3@f  
    N?hQ53#3  
     n?!XNXb  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 qIS9.AL  
     duFVh8  
    lqe|1vN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `u$  Rd  
    • 用户必须输入所需的信息 b 5<&hN4g  
    - 入射场 <`rmQ`(}s  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2[ = =  
    - 系统参数 >HNBTc=~t  
    - 制造条件 `?E|frz[  
    >Q3_-yY+  
     d9e_slx  
    QxS] 6hA  
    7.设计过程 =z^ 2KH  
    #{K}o}  
    '5V} Z3zJ/  
    H1>~,zc>E  
    _/V <iv  
    9^ ;Cz>6s  
    #N Qpr  
    设计和优化过程由两步完成： 2tD{c^ 9<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J>Pc@,y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 niC ; WK  
     f#mNx  
    8.系统模拟 nVB.sab  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 v z6No%8X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 J;HYGu:  
    • 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。 ]bxBo  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 YYNh| 2  
    !ZNirvk  
     2_T2?weD5  
    8u8-:c%{  
    9. 初始几何光学设计的结果 )R6h 1  
    abMB-  
    +pUG6.j%  
    ]31>0yj[Q  
    $40G$w  
    感兴趣的优化函数 P* X^)R  
    • 效率满足（>95%） ^^,cnDlm  
    • 信噪比不满足（<30db） d?:KEi-<7  
    • 杂散光不满足（>5% #q LsAw--Q  
     6-E>-9]'E  
    .A6D&-&z  
    H(?)v.%  
    O06 2c)vIY  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $8>kk  
           )[b\wrc   
    68*a'0  
    H 48YX(HI  
     "m#17J_  
    n(uzqd  
    感兴趣的优化函数 )J^5?A  
    • 效率满足（>95%） >}T}^F  
    • 信噪比满足（<30db） N\l|3~  
    • 杂散光满足（<5%） G&Fe2&5!w  
    e"#QUc(  
    11.总结 P2Jo^WS  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 MO^Q 8v  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Ztl?*zL  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Mz7qC3Z  
    • 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。 p40;@gUug  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6Y`rQ/F  
     
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