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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 *:}NS8hP  
     43Yav+G(+  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 81|Xg5g)b  
    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。 \}e1\MiZ  
    Oj*3'?<7=  
    2．模拟任务 jo4*,B1x  
    ?q <"!U|e  
    pU*dE   
    DOE： [EJ[Gg0m  
    相位型衍射 j9za)G-J  
    光束整形器 ;?i(WV}ee  
    直径：2mmx2mm )vK %LmP  
    形状：圆形 \@4_l?M  
    相位级次：16     ~Cj55S+  
    +M6qbIO  
    t "J"G@1)  
    3.建模任务：入射光场 $Rsf`*0-  
    +]Y&las  
    \dbjh{  
    高斯准直激光光束的光束参数 5xi f0h-`  
    +?~'K&@  
    • 波长：632.8nm 0*"auGuX  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm |.Bb Pfe8f  
    }06  
    M ,8r{[2  
     RvYH(!pQ  
    4.建模任务：期望输出光场 Poacd;*  
    B8_ w3;x  
    z$E+xZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .Mw'P\GtM  
    ho_;;y  
    • FWHM-直径：0.5mm d9[*&[2J|  
    • 边缘宽度：50um 9 I> 3p4]  
    • 效率：>95% -tSWYp{  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K^k1]!W=  
    • 杂散光：<5% QtQku1{  
    tqIz$84G  
     IBWUeB:b  
    a2*WZc`  
    5.设计方案 Xz0jjO,  
    SU9#Y|I  
    -L6 rXQV@j  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 N G1]!Vz5  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 T"'"T]^ X  
    I-i)D  
    d+%1q  
     8h~v%aZ1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 qu8i Jq  
     b1jh2pG(V  
    #"6(Q2| l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LQ?J r>4  
    • 用户必须输入所需的信息 W?G4\ubM3<  
    - 入射场 >>wb yj8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rB}UFS)  
    - 系统参数 !J[3U   
    - 制造条件 BSG_),AH  
    hZ.Sj~> 7`  
     jcN84AaRFI  
    46*o_A,"  
    7.设计过程 {!xPq%  
    Nm#VA.~  
    l2=.;7 IV  
    t-lWvxXe  
    e%j+,)Ry  
    O1coay  
    :N%cIxrqP  
    设计和优化过程由两步完成： 1^R@X  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X(1nAeQ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =V_} z3b  
     Oe^3YOR#j{  
    8.系统模拟 SZ~Ti|^  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 U}6'_ PRQ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 B @UaaWh  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 FgNO#%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 R* E/E  
    4>{q("r,  
     ;or(:Yoc-  
    {LY$  
    9. 初始几何光学设计的结果 ? 8S0  
    N6$pOQ  
    z}s0D]$+x  
    y)|Q~8r  
    U#+S9jWe  
    感兴趣的优化函数 8N!E`{W  
    • 效率满足（>95%） -Duy: C6W  
    • 信噪比不满足（<30db） jio1 #&  
    • 杂散光不满足（>5% C!B2 .:ja  
     b'O>&V`  
    4<70mUnt  
    xqO'FQO%  
    6/T hbD-C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 85m[^WGyh  
           #wNksh/J^  
    Y1H8+a5@  
    `z-4OJ8~  
     %z J)mOu  
    f3|ttUX  
    感兴趣的优化函数 4s^5t6  
    • 效率满足（>95%） *ZKI02M  
    • 信噪比满足（<30db） Eg5|XV  
    • 杂散光满足（<5%） ={W;8BUV%^  
    ly}6zOC\  
    11.总结 %(Nu"3|$K=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `&4L'1eF{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 mgL~ $  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 vO%n~l=  
    • 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。 Y;p _ff  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 k)b}"' I  
     
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