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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 Qrjo@_+w!  
     |>a sGP  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wvsKn YKX  
    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。 mh;<lW\K/Z  
    ;rWgt!l  
    2．模拟任务 4VINu9\V  
    Iih~W&  
    @'`!2[2'?  
    DOE： }N^.4HOS8  
    相位型衍射 mY?^]3-_  
    光束整形器 {Y-<#U~iH  
    直径：2mmx2mm !a?$  
    形状：圆形 I*_@WoI*  
    相位级次：16     8B;wn<O  
    T6MlKcw,t  
    bI.LE/yk  
    3.建模任务：入射光场 [YG\a5QK  
    $}&Y$w>S  
    p x1y#Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 B9pro%R1Bo  
    tZmo= 3+:  
    • 波长：632.8nm  f.acH]p  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (&R /ns~  
    e9/:q"*)/  
    aP^,@RrL  
     Sc'z vlq  
    4.建模任务：期望输出光场 xrDHXqH  
    c'nEbelE  
    '"&M4.J{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ]s-;*o\H  
    asqbLtQ  
    • FWHM-直径：0.5mm p\OUxAm  
    • 边缘宽度：50um @qk$ 6X  
    • 效率：>95% jY'svD~  
    • 信噪比（SNR）：>30dB SskvxH+7  
    • 杂散光：<5% $,$bZV  
    >+y[HTf-  
     cM%I5F+n  
    7l}P!xa&  
    5.设计方案 *YmR7g|k  
    "L^]a$&  
    3T^f#UT  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ?g gl8bzA  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 0 `%eP5  
    :VpRpj4f  
    o?(({HH  
     Z.6M~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5/Viz`hsz  
     d-Vttxa6  
    S}6Ty2.\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +bpUb0.W  
    • 用户必须输入所需的信息 Hhx"47:  
    - 入射场 G"P@AOw  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .4E5{F{~  
    - 系统参数 \6o%gpUkD  
    - 制造条件 iJ n<  
    2"+8NfFl  
     4po zTe  
    q5C(/@)^  
    7.设计过程 BSt^QH-'  
    j"6r]nc&  
    ybLl[K(D=  
    r4&g~+ck  
    7\x7ySM  
    o2M+=O@  
    Xg+Eeg#  
    设计和优化过程由两步完成： Y,BzBUWK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (jb9Uk_t  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `-@8IZ7  
      v?Dc3  
    8.系统模拟 {l$DNnS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 d%+oCoeb  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 XY %er  
    • 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。 =rSJ6'2("  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \Ps}1)wT  
    32h}+fd  
     7<FI[  
    f_A'.oq+  
    9. 初始几何光学设计的结果 x\( @ v  
    7A:k  
    wEd+Ds]$  
    %siBCjvo=  
    ay~c@RXW  
    感兴趣的优化函数 wW2b?b{*Z  
    • 效率满足（>95%） XC 44]o4jx  
    • 信噪比不满足（<30db） |2RoDW  
    • 杂散光不满足（>5% 0 D^d-R,  
     0"l*8%g  
    \S #Mc  
    yM* CA,(c  
    `)5,!QPQ7u  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2gP^+.  
           p;8I@~dh  
    ])`+ 78  
    _0HCtx ;  
     \Af25Mcf:  
    +yC]f b  
    感兴趣的优化函数 %[3?vX  
    • 效率满足（>95%） vNdMPulr{  
    • 信噪比满足（<30db） N RB>X  
    • 杂散光满足（<5%） E2.@zY|:  
    Q\H1=8  
    11.总结 ;MSdTHN"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ~|y$^qy?U  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ,_SE!iL  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 GFA D  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 + t%[$"$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 vP k\b 3E  
     
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