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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 ^g\%VIOD  
     10 ^=1@U  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 bE"CSK#  
    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。 v/dcb%  
    oJy/PR 3  
    2．模拟任务 <s >SnOD  
    =t2epIr 5  
    zx*f*L,6F  
    DOE： {`> x"Y5  
    相位型衍射 %94"e7Hy  
    光束整形器 G39t'^ZK*#  
    直径：2mmx2mm QWEK;kUa@  
    形状：圆形 V ALYA=w/  
    相位级次：16     mx2 Jt1  
    pppbn]%Ob  
     o~B=[  
    3.建模任务：入射光场 KAZz) 7  
    $fKWB5p|()  
    wSDDejg  
    高斯准直激光光束的光束参数 _U %B1s3y  
    !O*n6}nPE  
    • 波长：632.8nm Cpl)byb  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm s0CRrMk  
    \JchcQ  
    ~7v^7;tT  
     "$_ypgRrSR  
    4.建模任务：期望输出光场 n)yqb  
    ~n?U{ RmH  
    $8)/4P?OL  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `XQ5>c  
    )? xg=o/?  
    • FWHM-直径：0.5mm cP,jC(<N  
    • 边缘宽度：50um 23PSv8;EM  
    • 效率：>95% u|E,Wy1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB EifYK  
    • 杂散光：<5% %{Gqhb=u\  
    ^*W3{eyi(L  
     Vufw:}i+^  
    !?96P|G  
    5.设计方案 D c^d$gh  
    HDYf^mcW  
    Dqki}k~{  
    • 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）。 m(Oup=\%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）。 !**q20-aP  
    H={,zZ11{  
    U1Oq"Ij~  
     9iUw7-)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 I('l )^m%  
     1{*x+GC^/  
    =vWnqF:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 G} p~VLf  
    • 用户必须输入所需的信息 <"-sN  
    - 入射场 b$BUo8O}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） U!h!z`RU54  
    - 系统参数 A /MOY@%G  
    - 制造条件 ,xiRP$hGhh  
    OA8pao~H  
     R$\ieNb  
    2b<0g@~X  
    7.设计过程 *oF{ R^  
    8/=2N  
    =LC5o2bLy  
    '{|87kI  
    ?h5Y^}8Qg  
    `bi5#xR  
    GxBj N7"  
    设计和优化过程由两步完成： fRbVc  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 N7[~Y2i  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a P`;Nr=  
     *Q)+Y&qn  
    8.系统模拟 yO !*pC  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 D=8=wT2 <  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5\pizD/17  
    • 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。 =Ij;I~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /<n_X:[)  
    $h2h&6mH  
     %c&h:7);  
    n4ISHxM  
    9. 初始几何光学设计的结果 F/&&VSv>LO  
    KMZ% 1=a  
    n9#@ e}r  
    V Bg\)r[  
    Ay{4R  
    感兴趣的优化函数 ,Rf<6/A  
    • 效率满足（>95%） 3o1j l2n  
    • 信噪比不满足（<30db） |{$Vk%cUE  
    • 杂散光不满足（>5% Wg#>2)>  
     H7uW|'XWz  
    9Gy1T3y5"  
    rT x]%{  
    oRCj]9I$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 I!{5*~ 3  
           c+q4sNnE  
    Baq&>]  
    w*aKb  
     Y M5;mPR  
    PJ);d>tz  
    感兴趣的优化函数 NZv1dy`fa  
    • 效率满足（>95%） 1%>/%eyn5  
    • 信噪比满足（<30db） rUlXx5f  
    • 杂散光满足（<5%） H=*;3gM,'  
    iZ&CE5+  
    11.总结 -(Yq$5Zc&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %/4ChKf!VR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 i7iL[+f]Q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @xmL?wz  
    • 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。 }e1f kjWk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "zv?qS  
     
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