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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 #y&3`Nz3  
     (i.MxG Dd  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 [0lCb"  
    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。  w+=>b  
    Kg VLXI6  
    2．模拟任务 Q|@!zMy  
    H\Y.l,^  
    Tt `|26/  
    DOE： 2_x}wB0P  
    相位型衍射 ~Hd{+0  
    光束整形器 o*_[3{FU  
    直径：2mmx2mm A@Z&ZBDg  
    形状：圆形 czi$&(N0w$  
    相位级次：16     }9/30  
    "6[' !rq0  
    rqxoqcZ  
    3.建模任务：入射光场 Dq)V] Zx  
    C;0H _  
    KqP! ={>"  
    高斯准直激光光束的光束参数 I+kGEHO}  
    ]!d #2(  
    • 波长：632.8nm X-|`|>3E  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ` Xhj7%>  
    _k\*4K8L  
    (x@|6Sb  
     SpdQ<]  
    4.建模任务：期望输出光场 }N]|zCEj  
    k:Da+w_'1  
    V k5}d[[l  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: T\:Vu{|  
    .2q7X{4=  
    • FWHM-直径：0.5mm Dkay k  
    • 边缘宽度：50um w,SOvbAxX2  
    • 效率：>95% q{ItTvL  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +7U$qEG  
    • 杂散光：<5% E y1mlW  
    M/x49qO#  
     a}|B[b  
    SQDllG84E  
    5.设计方案 J(ZYoJ  
    G#t!{Q}8  
    z2vrV?:  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 m=jxTZK  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 -|\V'  
    {f((x1{HZx  
    !f2f gX  
     sWX iY  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i^eU!^KF  
     X!ZUR^  
    5%,J@&5G s  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1Jg&L~Ws"  
    • 用户必须输入所需的信息 yw `w6Z3K  
    - 入射场 i+( k  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） KC9_H>  
    - 系统参数 ~ OD}`  
    - 制造条件 g VX  
    rz+)z:u  
     &<2~7?$!  
    xa5^h]o   
    7.设计过程 (S$ziV  
    62TWqQ!9d  
    48vKUAzx`  
    u&z5)iU  
    btoye \ rl  
    FBJw (.Jr  
    = &jLwy  
    设计和优化过程由两步完成： T}d% XMXq  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Y> ElE-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [vh&o-6  
     _; /onM   
    8.系统模拟 m%hI@'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <Dojl #  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  b)/,  
    • 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。 n`gW&5,,z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 j ;}!Yn  
    :ZX#w`Y  
     q;a"M7  
    (Qq;ySZ#  
    9. 初始几何光学设计的结果 RG[b+Qjn  
    }TE4)vXs  
    zV {_dO  
    D32~>J.F  
    LgFF+z  
    感兴趣的优化函数 uU_lC5A|  
    • 效率满足（>95%） hDBVL"  
    • 信噪比不满足（<30db） P(AcDG6K  
    • 杂散光不满足（>5% 3"afrA  
     U0>Uqk",  
    }\Kki  
    o+Cd\D69S  
    #fdQ\)#q>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ip.aM#  
           vU|=" #  
    6j uNn}  
    =, kH(rp2  
     )~@iM.}S2  
    qcpAjjK  
    感兴趣的优化函数 wP:ab  
    • 效率满足（>95%） ^}Vx5[  
    • 信噪比满足（<30db） 3>O=d>  
    • 杂散光满足（<5%） .$&_fUY  
    !<'0 GOl  
    11.总结 KlOL5"3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 j !m42  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +2X q+P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 SA3!a.*c  
    • 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。 3pQ^vbQ"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #>)OLKP  
     
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