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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 aOIE9wO  
     +a0q?$\  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ef*Vs  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 h0_od/D1r  
    T5$db-^  
    2．模拟任务 %L,mj  
    Xz4T_-X8d  
    HN?NY  
    DOE： t4X:I&l-M:  
    相位型衍射 -C1,$mkj  
    光束整形器 j]~;|V5Z  
    直径：2mmx2mm INt]OPD  
    形状：圆形 mW- 4  
    相位级次：16     gE;r;#Jt4  
    `v) :|Q  
    SoC3)iqv/  
    3.建模任务：入射光场 lXso@TNrZ0  
    K8,Q^!5]"  
    bh V.uBH  
    高斯准直激光光束的光束参数 VI_8r5o  
    G6@XRib3  
    • 波长：632.8nm R+}7]tva6C  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm KsVN<eR{  
    f2ea|l  
    (]ToBju  
     T8'm{[C  
    4.建模任务：期望输出光场 dPvRbwH<  
    s aY;[bz}  
    _/xA5/V  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g4z*6L,u  
    7\.{O$Q  
    • FWHM-直径：0.5mm ^6g^ Q*"  
    • 边缘宽度：50um J;8M. _  
    • 效率：>95% :Q]P=-Y8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB pg0Sq9qCN  
    • 杂散光：<5% wX/0.aZ|  
    csK;GSp}  
     {/ef`MxV }  
    [P_@-:(O  
    5.设计方案 -?%81 z.Qq  
    x#)CH}J  
    eICavp  
    • 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）。 #X 1 GL  
    • 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）。 3:wN^!A}ve  
    }aSTo"~m#  
    m-u3^\'  
     s]X0}"cz  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {wJ8% ;Z7  
     HAKB@h)  
    8@rddk  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 lf2Q  
    • 用户必须输入所需的信息 !a9`]c  
    - 入射场 Te d1Ky2O  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^]n:/kZ5"[  
    - 系统参数 ^K3Bn  
    - 制造条件 ){}1u ?  
    9@3cz_[J  
     9u0<$UY%  
    ks19e>'5Q  
    7.设计过程 x u<oQBt  
    |X47&Y  
    e|1.-P@  
    " rVf{  
    2e?a"Vss  
    M4}b l h#  
    -4Hf5!  
    设计和优化过程由两步完成： i&m t-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]L6[ vJHx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 hEhvA6f,  
     W!Fu7a  
    8.系统模拟  -^ceTzW+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2I$-&c]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {ovW6#  
    • 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。 G0h/]%I  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ioT+,li  
    &"6%D|Z0  
     FKWL{"y  
    }'u0Q6Obj  
    9. 初始几何光学设计的结果 1|XC$0  
    2A&Y})D  
    #Y<QEGb(  
    p>h&SD?b  
    4Ai#$SHLm  
    感兴趣的优化函数 ;&9wG`  
    • 效率满足（>95%） @:w[(K[^b/  
    • 信噪比不满足（<30db） ]@A31P4t|  
    • 杂散光不满足（>5% irooFR[L9  
     \AY*x=PF  
    {Rtl<W0  
    (@i2a  
    vYNu=vnM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 g9G 8;  
            WfH4*e  
    Qm@v}pD  
    1X-fiQJe  
     gJYX  
    B&Iy_;  
    感兴趣的优化函数 w,VUWja  
    • 效率满足（>95%） 5pz(6gA  
    • 信噪比满足（<30db） `nv82v  
    • 杂散光满足（<5%） DAVgP7h'  
    snvixbN  
    11.总结 t|]2\6acuc  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^GC 8^f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 VRA0p[  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n-x%<j(Xf  
    • 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。 a&C}' e"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X;QhK] Z  
     
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