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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 XmR5dLc8  
     Bq`kVfx  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6VE5C g  
    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。 ]`9K|v  
    N'.+ezZ;h  
    2．模拟任务 P#oV ^  
    W4Q]<<6&  
    )C6 7qY  
    DOE： _3>zi.J/  
    相位型衍射 ^Z+D7Q  
    光束整形器 :N:8O^D^<  
    直径：2mmx2mm fdHxrH >*  
    形状：圆形 g+*[CKO{  
    相位级次：16     ZM!~M>B9R  
    ^2@~AD`&h  
    T6#GlO)8)  
    3.建模任务：入射光场 4tTJE<y  
    essW,2,rjC  
    NWj@iyi<  
    高斯准直激光光束的光束参数 `^{P,N>X  
    Lcm!e  
    • 波长：632.8nm X|G+N(`|(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7^5BnF@  
    (P8oXb+%  
    *h9vMks o  
     ij5YV3  
    4.建模任务：期望输出光场 xc?<:h"  
    w7u >|x!  
    < Ifnf 6~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =Y[Ae7e  
    s ~G{-)*  
    • FWHM-直径：0.5mm N4-J !r@#~  
    • 边缘宽度：50um Cn '=_1p  
    • 效率：>95% H)tDfk sq\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K(S/D(\ FL  
    • 杂散光：<5% K4~O x  
    "-%H</  
     XvY-C  
    q#Vf2U55m  
    5.设计方案 !f 6  
    lX3h'h  
    *6tN o-)^  
    • 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）。 qC1@p?8$  
    • 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）。 ]9Hy "#Fz  
    :~Y$\Ww(~  
    ow "Xv  
     7/L7L5h<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 T:$_1I $  
     +_Z/VQv  
    `m^OnH  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 qzz'v  
    • 用户必须输入所需的信息 ri ~2t3gg  
    - 入射场 g_U69 z  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4^&vRD,  
    - 系统参数 5@ug1F&   
    - 制造条件 eHR<(8c'f  
    U,BB C  
     L8ke*O$  
    .2xkf@OP  
    7.设计过程 l.$#IE  
    L_,U*Jyo  
    Sqs`E[G*  
    Ay]5GA!W+  
    <h({+N  
    xFZq6si?  
    intf%T5#  
    设计和优化过程由两步完成： Hik[pVK@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 v &n &i?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 iq$/ 6!t  
     e^yB9b  
    8.系统模拟 VzesqVx  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "dOzQz*E  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 n9fk{"y'G  
    • 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。 @d\F; o<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )T?ryp3ev  
    /V&Y@j  
     H;2pk  
    i7FEjjGtG  
    9. 初始几何光学设计的结果 8T4J^6  
    Ee O{G*pq  
    !_@%/I6  
    /!hW6u5  
    `;;!>rm  
    感兴趣的优化函数 9=|5-? ^  
    • 效率满足（>95%） 0N xaQ`\  
    • 信噪比不满足（<30db） L6^h3*JyD  
    • 杂散光不满足（>5% q`P:PRgM  
     r`2& o  
    ZAE;$pkP  
     <CFu r  
    #XsqTK_nk  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )n.peZ  
           o0 Ae*Y0  
    ~J|0G6H  
    yFSL7`p+  
     KjadX&JD  
    p.G7Cs  
    感兴趣的优化函数 > L%%B-  
    • 效率满足（>95%） XL:7$  
    • 信噪比满足（<30db） !duR7a  
    • 杂散光满足（<5%） ydt1ED0Q-  
    +~-|( y  
    11.总结 ?Rdi"{.wI  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W>~V?%F&'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .qZ<ROZ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <W pz\U  
    • 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。 Wh,kJis<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <6@Db$-  
     
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