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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 nh/%0=S  
     L#u!T)!zW  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0NyM|  
    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。 GbBz;ZV%z,  
    -W1Apd%>  
    2．模拟任务 #pWeMt'  
    h09fU5l  
    jd}-&DN  
    DOE： [CG*o>n&|  
    相位型衍射 '2S?4Z  
    光束整形器 2zbV9Bhq  
    直径：2mmx2mm ?.69nN  
    形状：圆形 OUtMel_  
    相位级次：16     RjGJfN {  
    }r ;#|=HR  
    Q;2n  
    3.建模任务：入射光场 nztnU9OG  
    9S<at MB  
     I8  
    高斯准直激光光束的光束参数 xn2f!\%p  
    RhSoD.Da  
    • 波长：632.8nm ^ZDpG2(zk  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 'a=QCO 0  
    3;wOA4ur  
    KO=H!Em\l  
     ~x g#6%<=  
    4.建模任务：期望输出光场 ge$p/  
    2NZC,znQ  
    ,<]~/5-f  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: .=/TT|eMS  
    Ab:+AC5{  
    • FWHM-直径：0.5mm &u9@FFBT8  
    • 边缘宽度：50um Bx ru7E"  
    • 效率：>95%  sf'+;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB JnXVI!+JDL  
    • 杂散光：<5% &K-0ld(;  
    t@3y9U$  
     :lp V  
    FYX" q-Z  
    5.设计方案 ?9:~d#p  
    YG#.L}X@C  
    9wpV} .(  
    • 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）。 W$Op/  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 1 ac;6`  
    B1(T-pr  
    P] qL&_  
     "D7wtpJ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "4/J4'-   
     `z?h=&N  
    xA]}/*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k/2TvEV3=  
    • 用户必须输入所需的信息 2#`9OLu8X  
    - 入射场 n>?eTlO3  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %p8#pt\$7  
    - 系统参数 !A&>Eeai  
    - 制造条件 9?4:},FRmE  
    _REAzxe S  
     rtZEK:.#  
    t-VU&.Y  
    7.设计过程 xw~3x*{  
    N 2$uw@s  
    GVUZn//  
    p\ _&  
    <@J0 770  
    )6:1`&6  
    #Mrc!pT]xy  
    设计和优化过程由两步完成： -5d^n\CDK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &^(4yw(~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %>!$ eCX  
     4-JyK%m,0  
    8.系统模拟 F8d:7`lO@/  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 JNxrs~}  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =.ReM_.  
    • 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。 9 y{R_  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 n+SHkrW  
    o&:'MwU  
     5 =Op%  
    GtpBd40"  
    9. 初始几何光学设计的结果 r!y3VmJ'm  
    VhLS*YiSY  
    AY_GD ^  
    :'X:cL  
    0Q!/A5z  
    感兴趣的优化函数 _Z_R\  
    • 效率满足（>95%） .0?A0D?sP  
    • 信噪比不满足（<30db） -xL^UcG0  
    • 杂散光不满足（>5% s%i \z }/  
     fRomP-S  
    -SUK [<=X  
    Y4 {/P1F  
    $tB `dDj  
    10. 后续IFTA优化后的结果 L-1#n  
           XNQPyZ2@|b  
    KuZZKh  
    sr-tZ^d5S?  
     O 4'/C]B 2  
    (Q}ByX  
    感兴趣的优化函数 A\ r}V-  
    • 效率满足（>95%） n<e1=L  
    • 信噪比满足（<30db） a7n`(}?Y  
    • 杂散光满足（<5%） 2"IDz01ne  
    W?<<al*  
    11.总结 Y@ X>ejk"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #T++5G  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 iCtS<"@Yx  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /_1q)`NYy  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 U88gJ[$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 TW-^C ;  
     
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