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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 ~i_YrTp  
     Jj%"  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 iF,%^95=  
    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。 AwnQ5-IR\  
    7]sRHX0o%  
    2．模拟任务 (-S\%,hO  
    [h&)h+xt  
    f[1 s4Dp3-  
    DOE： p.@ kv  
    相位型衍射 @~7y\G  
    光束整形器 y[`>,?ns5  
    直径：2mmx2mm T8^`<gr.  
    形状：圆形 uvG' Kx  
    相位级次：16     'k'"+  
    ^5E:hW [*  
    ~dXiyU,y2  
    3.建模任务：入射光场 (}B3df  
    [/=Z2mt A  
    C*X=nezq  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^O6eFD U  
    LUaOp "  
    • 波长：632.8nm ,{6 Vf|?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Fv_B(a  
    R1 C}S  
    {<cL@W  
     E4N/or  
    4.建模任务：期望输出光场 iWGn4p'  
    g{6FpuA|0  
    l"zwH  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D?.H|%  
    t1`.M$  
    • FWHM-直径：0.5mm ;{lb_du2:  
    • 边缘宽度：50um "LNLM  
    • 效率：>95% P+L#p(K  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $sxRRe m{?  
    • 杂散光：<5% y g:&cIr,  
    8AVtUU  
     gp+aUK~o  
    Ev Ye1Y-  
    5.设计方案 4^Ke? ;v  
    1,7  
    1K#%mV_  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ZS<`.L6B3  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Lm8uN?  
    cY^'Cj  
    icK$W2<8mg  
     ^ 0.`1$  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6Vgxfic  
     :i3 W U%  
    8kLHQ0pmu  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7#&e0fw/I  
    • 用户必须输入所需的信息  "F=ta  
    - 入射场 }U'VVPh _  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +!Q*ie+q  
    - 系统参数 ,! H`@Kl  
    - 制造条件 BgT(~8'  
    [*J?TNk  
     dY{qdQQ}  
    `mthzc3W  
    7.设计过程 !bIE%cq  
    Mt4*`CxtH;  
    k4PXH  
    I5@8=rFk  
    *C);IdhK%y  
    $0gGRCCG;  
    I~GHx5Dk  
    设计和优化过程由两步完成： Zi?:< H}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ,8.$!Zia  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "TI>_~  
     O\SH;y,N  
    8.系统模拟 LGK&&srJs  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 | |L^yI~_d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 fK _uuw4  
    • 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。 '|<r[K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3 a|pk4M  
    v\@pZw=x  
     F`La_]f?b\  
    \.'[!GE*c  
    9. 初始几何光学设计的结果 kl1/(  
    naM~>N  
    O!t=,F1j  
    _pmo 6O  
    0NK|3]p  
    感兴趣的优化函数 |/ji'Bh  
    • 效率满足（>95%） ^/VnRpU  
    • 信噪比不满足（<30db） UxxX8N  
    • 杂散光不满足（>5% ==UYjbuU  
     SOZs!9oi  
     =W&m{F96  
    7GTDe'T  
    ol K+|nR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 -u7NBtgUh  
           {V pk o  
    c39j|/!;Y  
    /~Bs5f.]?  
     5$$# d_Gj  
    ?6]B6  
    感兴趣的优化函数 peHjKK  
    • 效率满足（>95%） 4K\o2p?4  
    • 信噪比满足（<30db） 7n?yf_ je  
    • 杂散光满足（<5%） KnKf8c  
    9Z }<H/q  
    11.总结 d"@ /{O^1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 w5^k84vye  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  +hKs  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 , @!X! L  
    • 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。 jABFdNjri  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 B;S'l|-?  
     
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