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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+_N!/  
     =h|wwQE  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 r,4lqar;E  
    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。 @u/H8\.l  
    pj!:[d  
    2．模拟任务 b#/i.!:a  
    mRwT_(;t  
    $"\O;dp7l  
    DOE： 7)^:8I(  
    相位型衍射 RPH1''*!  
    光束整形器 *P!s{i  
    直径：2mmx2mm 3?.1n Gu  
    形状：圆形 (e9fm|n!)|  
    相位级次：16     "'a* [%  
    )DT|(^  
    LnFWA0y  
    3.建模任务：入射光场 RV+E^pkp$  
    R?pRxY  
    XV>&F{  
    高斯准直激光光束的光束参数 !tXZ%BP.u  
    88lxHoPV  
    • 波长：632.8nm R-rCh.  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hat>kXm2K  
    h2w}wsb0l  
    bk<FL6z z  
     ?2#(jZ# 2  
    4.建模任务：期望输出光场 T9syo/(  
    FT89*C)oD  
    ~n?>[88"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: wX,F`e3"/  
    > cN~U3  
    • FWHM-直径：0.5mm F|+W.9  
    • 边缘宽度：50um 7N=-Y>$X  
    • 效率：>95% r$(~j^<s  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \or G63T:  
    • 杂散光：<5% }uY!(4Rw  
    :G5RYi  
     5x8+xw3Eh  
    a%vrt)Gx  
    5.设计方案 %rkk>m  
    ArK]0$T   
    nV_8Ke  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 \qh *E#j  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 %^]?5a!  
    TX [%(ft  
    HQP}w%8x  
     @Xp~2@I=ls  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;gg\;i}^  
     |JF@6  
    bM,1f/^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @`36ku  
    • 用户必须输入所需的信息 &opd2  
    - 入射场 = u[#2!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） kzn[ =P  
    - 系统参数 Ev"|FTI/  
    - 制造条件 (~~w7L s  
    _PFnh)o  
     SMH<'F7i  
    ?p<.Fv8.  
    7.设计过程 -s|8<A||"  
    'B5^P  
    3DgsI7-F  
    w;UqEC V  
    8lF\v/vN  
    1923N]b  
    4(6b(]G'#  
    设计和优化过程由两步完成： (;Y8pKl1e  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <@wj7\pQ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <JMcIV837  
     BrRL7xX  
    8.系统模拟 !`1'2BC  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~x#w<0e>  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0Wa}<]:^  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 /~*_x=p:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (Yo>Oh4  
    qTZFPfyU  
     `.s({/|[  
    .ERO|$fv  
    9. 初始几何光学设计的结果 8-<:i  
    Z{&cuo.@<]  
    CLvX!O(~  
    U9b?i$  
    \%UkSO\nO3  
    感兴趣的优化函数 Q.K,%(^;a  
    • 效率满足（>95%） %p%%~ewmx  
    • 信噪比不满足（<30db） h=;{oY<V)?  
    • 杂散光不满足（>5% l;o1 d-n]  
     6@DF  
    (5]}5W*  
    oudxm[/U  
    <&C]s b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 sr8cYLm5R  
           vVOh3{e|  
    >2~=)L  
    s[UHe{^T  
     x7O-Y~[2  
    eJg8,7WC  
    感兴趣的优化函数 82l~G;.n3  
    • 效率满足（>95%） .V,@k7U,V  
    • 信噪比满足（<30db） KCs[/]  
    • 杂散光满足（<5%） 'inFKy'H  
    F w?[lS  
    11.总结 <Y}R#o1Z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9H]{g*kL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 dkz=CY3p%X  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 GWfL  
    • 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。 c Vc-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 !z>6 Uf!{  
     
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