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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 `bF4/iBW  
     $J#Z`%B^y  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 XT1P. w[aA  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 5 hW#BB  
    A[uB)wWsn  
    2．模拟任务 }4kQu#0o")  
    P2)/!+`a  
    WG +]  
    DOE： -#,4rN#  
    相位型衍射 s01=C3  
    光束整形器 <7`U1DR=  
    直径：2mmx2mm aI 1tG  
    形状：圆形 0rxGb} b*  
    相位级次：16     K|=va>   
    d '\ ^S}  
    +%Z:k  
    3.建模任务：入射光场 .9vt<<Kwh  
    15d'/f  
    k t+h\^g  
    高斯准直激光光束的光束参数 K9 +\Z  
    O)D$UG\<  
    • 波长：632.8nm _} K3}}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm C$4{'J-ZH  
    pUa\YO1J  
    c-U]3`;Q  
     1 ]ePU8  
    4.建模任务：期望输出光场 YKzfI9Y  
    8Yo;oHk7  
    l[C_vUg  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: O+]'*~a  
    uZ'(fnZ$  
    • FWHM-直径：0.5mm &joP-!"  
    • 边缘宽度：50um OxUc,%e9P  
    • 效率：>95% p-H}NQ\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9+ |W;  
    • 杂散光：<5% NDJP`FI  
    ^ 4*#QtO  
     uzh TNf  
    c )=a;_h  
    5.设计方案 \"w+4}  
    ElKMd  
    2w fkXS=~6  
    • 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）。 T8d=@8g,%  
    • 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）。 _%#Uh#7P$  
    )TEod!]  
    bz.sWBugR  
     ).-#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 p{+F{e  
     >=;hnLu  
    Q\N >W+d  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @!^Y_q  
    • 用户必须输入所需的信息 + WT?p]  
    - 入射场 =Aw`0  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2sp4Mm  
    - 系统参数 *Ea)b -  
    - 制造条件 trB-(B%5  
    ./^8L(  
     pCC^Hxa  
    `?SC.KT  
    7.设计过程 `I(ap{  
    K(HrwH`a{  
    l dp$jrNLr  
    =woP~+  
    i:jns>E  
    [f}`reRlZ  
    \S&OAe/b  
    设计和优化过程由两步完成： RxNLn/?d@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Cq'{ %  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `g4N]<@z  
     %e)? Mem  
    8.系统模拟 Ya(3Z_f+VZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &Pc.[k  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 m/,80J8L+f  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 hT`&Xb  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b"nkF\P@Fj  
    C ](djkA$  
     wQ[!~>A  
    9+/D\|"{  
    9. 初始几何光学设计的结果 0d1!Q!PH3  
    #lMC#Ld  
    &N]e pV>  
    u%Mo.<PI  
    Onou:kmf1  
    感兴趣的优化函数 _dW#[TCF  
    • 效率满足（>95%） 5evk_f  
    • 信噪比不满足（<30db） ,~DKU*A_~  
    • 杂散光不满足（>5% _~*j=XRs  
     72_+ b  
    ydj*Jy'  
    d1D=R8P_u  
    ZkO2*;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ov daK"q2  
           o6:bmKWE  
    'Yh`B8  
    YB!f=_8  
     UZmo?&y  
    m)?0;9bt  
    感兴趣的优化函数 ?$uEN_1O\@  
    • 效率满足（>95%） =#[t!-@  
    • 信噪比满足（<30db） S%B56|'  
    • 杂散光满足（<5%） B-$zioZ  
    wy{ sS}  
    11.总结 ma!C:C9#J  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 94|ZY}8|f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d$xvM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Bjj =UtI  
    • 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\9kOZW  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 F!Cn'*  
     
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