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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 f~53:;L/  
     V/03m3!q  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 v;OA hFr|  
    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。 _C##U;e!  
    @? t)UE  
    2．模拟任务 =[P||  
    Q5Wb)  
    G#csN&|,  
    DOE： g ,.iM8  
    相位型衍射 jWm<!< ~  
    光束整形器 p4/D%*G^`  
    直径：2mmx2mm /rquI y^  
    形状：圆形 J[^-k!9M  
    相位级次：16     CkOd>Kn  
    \X(.%5xC  
    1PWDK1GI8  
    3.建模任务：入射光场 {3l] /X3  
    8garRB{  
    S-im o  
    高斯准直激光光束的光束参数 gG#M-2P  
    ec{pWzAe  
    • 波长：632.8nm $:>K-4X\}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \KTX{qI"f  
    VlK WWQj  
    N^O.P  
     0Rj_l:d=  
    4.建模任务：期望输出光场 T8v>J4@t  
    IF<jq\M  
    H=*;3gM,'  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: iZ&CE5+  
    ,}J(&  
    • FWHM-直径：0.5mm \h:$q E7  
    • 边缘宽度：50um i7iL[+f]Q  
    • 效率：>95% @xmL?wz  
    • 信噪比（SNR）：>30dB gVb;sk^  
    • 杂散光：<5% aK 'BC>uFI  
    p2\@E} z  
     y<kW2<?  
    orJN#0v4  
    5.设计方案 E-CZk_K9  
    >]FRHJo_  
    li(g?|AD  
    • 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）。 U4Il1| M&  
    • 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）。 ,|D<De\v&  
    L_Z>*s&  
    3b~k)t4R  
     WSUU_^.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7V?TLGgd$  
     ih~ R?W  
    ttgb"Wb%S  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 JT!-Q!O}O  
    • 用户必须输入所需的信息 NU O9,  
    - 入射场 yoQ}m/Cj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ).5$c0`U&  
    - 系统参数 R e-4y5f  
    - 制造条件 kyMWO*>|  
    z`XX[9$qm  
     U8 '}(  
    Y$ ZZ0m  
    7.设计过程 wMr*D['" #  
    s>ilxLSX]  
    cJ=0zEv  
    4;=+qb  
    qi!+ Ceo}  
    #L ffmS  
    WTbq)D(&[_  
    设计和优化过程由两步完成： <<4U:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 8(]*J8/wt  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +K{J* n  
     p%[/ _ -7  
    8.系统模拟 &]tZ6  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ].w~FUa  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~qT5F)$B-  
    • 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。 &#_c,c;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b*(74>XY  
    jnho *,X  
     9Zw{MM]  
    4d-f 6iiFV  
    9. 初始几何光学设计的结果 Bq@_/*'*Y  
    y\k#83aU|  
    Cl&YN}t5  
    [_P ZdIN  
    Ht pZ5  
    感兴趣的优化函数 wwUa+6?  
    • 效率满足（>95%） ^ZP $(a4  
    • 信噪比不满足（<30db） hh#p=Y(f  
    • 杂散光不满足（>5% -c4g;;%  
     cao=O \Y7  
    UB^OMB-W.m  
    %^Zu^uu   
    2+s#5K&i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /0CS2mLC  
           A*^aBWFR  
    jzvrJ14  
    XtCG.3(LY  
     Ui|z#{8&  
    6--t6>5  
    感兴趣的优化函数 h>k[  
    • 效率满足（>95%） XSHK7vpMf  
    • 信噪比满足（<30db） '-X[T}  
    • 杂散光满足（<5%） ;|U !\Xp  
    VDT.L,9  
    11.总结 C2 4"H|D  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 18nT Iz_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 n,D&pl9f  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3LRBH+Tt  
    • 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。 r:3h 2J[_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 L0.F }~S  
     
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