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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 O@H D'  
     E:\#Ur2  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 >c:nr&yP  
    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 @+\l  
    r_'];  
    2．模拟任务 z:dW'U?1  
    {~EsO1p  
    1,Pg^Xu  
    DOE： 5 8U[IGs(  
    相位型衍射 eK3d_bF+  
    光束整形器 7I(QTc)*  
    直径：2mmx2mm 8h}1t4k  
    形状：圆形 T|YMU?4  
    相位级次：16     V*%><r  
    6+>X`k%D  
    ph2 _P[S'  
    3.建模任务：入射光场 yMgS0  
    5PpS/I:on  
    %_5?/H@%3z  
    高斯准直激光光束的光束参数 3dtL[aVwY  
    wz:,gpH  
    • 波长：632.8nm !14v Ovj4{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm mv*M2NuhT  
    }.=wQ_  
    )T(1oK(g  
     K"Irg.  
    4.建模任务：期望输出光场 E`wq`g`H<  
    dt<P6pK-  
    ~me/ve  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1F2(MKOo!  
    KlwB oC/{K  
    • FWHM-直径：0.5mm /(s N@kt  
    • 边缘宽度：50um {FN4BC`3+  
    • 效率：>95% VF<VyWFC0`  
    • 信噪比（SNR）：>30dB J6zU#  
    • 杂散光：<5% e]:(.Wb- 9  
    v)zxQuH]^  
     q(#,X~0  
    UD2 l!)rW  
    5.设计方案 2XjH1  
    gHWsKE  %  
    `Z2-<:]6&a  
    • 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）。 e&<=+\ul  
    • 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）。 2rf#Bq?7  
    8*]dA ft  
    ~>%% kQt  
     )o::~ eu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 RS{E|  
     &_]bzTok  
    /5f=a  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @[ '?AsO  
    • 用户必须输入所需的信息 CT=5V@_u\  
    - 入射场 f_.0 uM  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） !,DA`Yt  
    - 系统参数 catJC3  
    - 制造条件 #J$z0%P  
    jyRz53  
     mP +H C)2  
    T<0V ^B7  
    7.设计过程 > mP([]  
    A(JgAV1{  
    gp^xl>E  
    7z+Ngt' !  
    gYw=Z_z  
    1=jwJv.^/  
    '^:q|h  
    设计和优化过程由两步完成： pvM`j86 _  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 h& Ezhv2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9@ ^*\s  
     *Y ?&N2@c  
    8.系统模拟 ZP4y35&%y  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 !!v9\R4um  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~/Kqkhq+c  
    • 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。 Lyjp  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ","to  
    Rap_1o9#\  
     ].N%A07  
    #4^D'r>pJ  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^F+7@*u  
    'R n\CMTH  
    8H{9  
    04!akPP<  
    fj y2\J!  
    感兴趣的优化函数 `n%8y I%  
    • 效率满足（>95%） 8ao>]5Rs3  
    • 信噪比不满足（<30db） {MmK:C  
    • 杂散光不满足（>5% SKSI\]Cc  
     J/A UOInh  
    2D{`AJ  
    TI637yqCU  
    n'<F'1SWv  
    10. 后续IFTA优化后的结果 vsbD>`I  
           5G WC  
    J<ZG&m362p  
    XCE<].w  
     2P VQSwW:  
    ,mD{4 >7  
    感兴趣的优化函数 Y ^}c+)t  
    • 效率满足（>95%） Vs&Ul6@N  
    • 信噪比满足（<30db） PA${<wyBR_  
    • 杂散光满足（<5%）  @@+BPLl  
    Q|W~6  
    11.总结 j:J7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ZTi KU)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 qf B!)Y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Q+^"v]V`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|h'"3'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 XbW 1`PH  
     
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