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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 h?n?3x!(  
     v\?J=|S+  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]`x+wWe  
    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。 RNB&!NC  
    mq4Zy3H   
    2．模拟任务 (!{*@?S  
    i&6U5Va,G  
    TM#L.xPMf  
    DOE： |Ol29C$@|  
    相位型衍射 pI K:$eN!/  
    光束整形器 B(s^(__]  
    直径：2mmx2mm _4Eq_w`  
    形状：圆形 QEt"T7a[/  
    相位级次：16     q6-o!>dLQ  
    (VM CVZ  
    xgIb6<qwY  
    3.建模任务：入射光场 )JTQZ,f3]  
    WIi,`/K+  
    tP! %(+V  
    高斯准直激光光束的光束参数 cb)7$S  
    $nmt&lm  
    • 波长：632.8nm MhHh`WUGh  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm sv% E5@  
    BXdk0  
    GBBr[}y-  
     i,;eW&  
    4.建模任务：期望输出光场 ?C fQwY#N  
    zC)JOykI%  
    >&+V[srfD  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: sHBTB6)lx  
    Iv  
    • FWHM-直径：0.5mm #p*uk  
    • 边缘宽度：50um o[Qb/ 7  
    • 效率：>95% _p:n\9k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |X>'W"Mn  
    • 杂散光：<5% S"G(_%  
    Rf`_q7fm  
     $6UU58>n  
    n^{h@u  
    5.设计方案 yKj}l,i~8  
    Co(N8>1  
    cFq<x=S  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 qZ[HILh!  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 /Q7q2Ne^*  
    e6_8f*o|s  
    4s:M}=]N  
     -V4{tIQY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 xP>cQELot  
     %+Nng<_U\T  
    )s:kQ~+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 T8g\_m  
    • 用户必须输入所需的信息 |Y}YhUI&  
    - 入射场 8k:^( kByF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） R3og]=uFzm  
    - 系统参数 Iv 3O8 GU  
    - 制造条件 gd#R7[AVi  
    /77cjesZ9  
     @:CM<+  
    #Swc>jYc  
    7.设计过程 ^cPVnl  
    en{p<]H  
    @ntwdv;  
    R2~y<^.V`Y  
    4t =Kt  
    c.LRS$o/j  
    q j21#q .  
    设计和优化过程由两步完成： c3l(,5DtH  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 m4OnRZYlw  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 FEu}zt@  
     7Dssr [  
    8.系统模拟 nkPlfH  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T=pP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 )vOBF5  
    • 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。 k]:`<`/I_  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 qh6b;ae\x  
    ku*k+4rz  
     T7mT:z>:  
    6<\dQ+~  
    9. 初始几何光学设计的结果 9A4n8,&sm  
    |=:@<0.'  
    :kI[Pf!z  
    Z ;~%!  
    8wd["hga<%  
    感兴趣的优化函数 ul N1z  
    • 效率满足（>95%） {~51h}>b#  
    • 信噪比不满足（<30db） [-l>f P0  
    • 杂散光不满足（>5% $~:ZzZO  
     @Yb8CB  
    S"Vr+x?  
    :,p3&2 I  
    11QZ- ^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 & ;5f/  
           Oz\J+  
    :tFc Pc'  
    ,V]FAIJ  
     \NDW@!X  
    BR@gJ(2  
    感兴趣的优化函数 l<=k#d  
    • 效率满足（>95%） rr`_\ut  
    • 信噪比满足（<30db） lgVT~v{U`n  
    • 杂散光满足（<5%） _+)OL-  
    .Gr"| uII  
    11.总结 7W},5c  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 R$}Hv  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 c{D<+XM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 lws.;abm%n  
    • 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。 .XK3o .ZhW  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 U<XfO'XJ  
     
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