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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 }Y!v"DO#Q*  
     4Ifz-t/  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Nil nS!BM  
    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。 u10;qYfL8o  
    .G-L/*&%  
    2．模拟任务 7DPxz'7):  
    q|sT4} =  
    JLak>MS  
    DOE： A=+1PgL66  
    相位型衍射 ) W/_2Q.  
    光束整形器 Y~k,AJ{ ^  
    直径：2mmx2mm #H]c/  
    形状：圆形  Pm"nwm  
    相位级次：16     KU^|T2s%  
    J -z <&9  
    B8~bx%)3T  
    3.建模任务：入射光场 GmH`ipi  
    9Cs/B*3)b  
    Z]XjN@j"  
    高斯准直激光光束的光束参数 nyL$z-I)  
    2 b80b50  
    • 波长：632.8nm i8A-h6E  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ,B#*<_?E5  
    X#o<))  
    I23"DBR3  
     #wZbG|%  
    4.建模任务：期望输出光场 +E']&v$  
    aUi^7;R&<  
    ^"iJ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `LNKbTc[m  
    ?_d3|]N  
    • FWHM-直径：0.5mm zeD=-3  
    • 边缘宽度：50um Ln8r~[tVE<  
    • 效率：>95% f\?1oMO\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Z>[n~{-,p  
    • 杂散光：<5% Y,?kS dS  
    = &^tfD  
     j8+>E ?nm  
    u%5 ,U-  
    5.设计方案 uFuP%f!yY  
    kZ=2# .  
    iD<}r?Z  
    • 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）。 WidLUv   
    • 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）。 'vV+Wu#[  
    QT=i>X  
    MeYu  
     n72kJ3u.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 t$b5,"G1  
     N|%X/UjZ2.  
    {I/t3.R`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d4)0G-|  
    • 用户必须输入所需的信息 m95] z18T'  
    - 入射场 r::0\{{r"p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） b#*"eZj  
    - 系统参数 ( j:eky  
    - 制造条件 eH~T PH  
    $h[Q }uW  
     \ 0Ba?  
    S263h(H  
    7.设计过程 j Y(|z*|  
    )2 b-3lz  
    8@ f+?g*i  
    -XnOj2  
    DT_%Rz~<  
     pLM?m  
    {{AZW   
    设计和优化过程由两步完成： [ ~kS)  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Y?-Ef sK  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 PAH#yM2Ic  
     4>/i,_&K K  
    8.系统模拟 LP/SblE  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Sbeq%Iwm.  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4y!GFhMh  
    • 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。 |E;+j\   
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 30<_`  
    :(4q\~  
     ""m/?TZq'  
    ,t!I%r  
    9. 初始几何光学设计的结果 R+2~%|{d  
    KL*+gq0k  
    79I"F'  
    mex@~VK  
    `6BQ6)7  
    感兴趣的优化函数 |XMWi/p  
    • 效率满足（>95%） 7I*rtc&Kb  
    • 信噪比不满足（<30db） bP,Ka  
    • 杂散光不满足（>5% KUC%Da3  
     vQj{yJ\l1  
    m*\LO%s]E  
    ":qS9vW  
    $ab{GxmX'4  
    10. 后续IFTA优化后的结果 or bz`IQc  
           u68ic1  
    t^}"8  
    D[6wMep^n  
     @H^\PH?pp  
    0#ON}l)>  
    感兴趣的优化函数 #4!f/dWJp  
    • 效率满足（>95%） l TVz'ys  
    • 信噪比满足（<30db） mo,"3YW  
    • 杂散光满足（<5%） )@] W=  
    #B q|^:nj  
    11.总结 qQ1D}c@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 b< []z,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 rv<qze;?|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 # %'%LY=  
    • 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。 AS0mM HJk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 SR`A]EC(V  
     
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