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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 )_Oc=/c|f  
     Dq?2mXOqD  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 AN%.LK  
    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。 Bjo&  
    CYn}wkz  
    2．模拟任务 b@X@5SJFW  
    (mD]}{>  
    %om7h$D =`  
    DOE： xaS  
    相位型衍射 5 rWRE-  
    光束整形器 7 %|>7  
    直径：2mmx2mm GawO>7w8  
    形状：圆形 ..T (9]h  
    相位级次：16     X3-1)|g !z  
    ^KaMi_--  
    )KuvG:+9W  
    3.建模任务：入射光场 BE+Y qT  
    IW1\vfe  
    Kje+Niz7  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~ZNhU;%YW  
    5`uS<[vA  
    • 波长：632.8nm :3t])mL#   
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm g.]'0)DMW  
    sXa8(xc  
    "EHc&,B`  
     e)xWQ=,C  
    4.建模任务：期望输出光场 C5M-MZaS  
    1v4kN -  
    mTPj@F>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D1n2Z :9  
    :kVV.a#g  
    • FWHM-直径：0.5mm ks5'Z8X  
    • 边缘宽度：50um 1A)~Y   
    • 效率：>95% B1M/5cr.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB II8nz[s  
    • 杂散光：<5% (lnQ!4LK  
    z3C^L  
     H_j<%VW  
    |gVO Iq  
    5.设计方案 X]fw9tZ  
    @ 7?_Yw  
    RI(uG-Y  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 9C$!tz>>+i  
    • 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）。 6a?y $+pr  
    "(N HA+s/  
    j vV8`BQ{  
     &~%@QC/  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 r$F]e]Ic\  
     H5s85"U#  
    #$w#"Nr9k  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %RN-J*s]  
    • 用户必须输入所需的信息 /pU6trIM  
    - 入射场 lnDDFsA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [&CM-` N  
    - 系统参数 MuobMD}jqe  
    - 制造条件 5u46Vl{  
    j;v%4G  
     cDiz!n*.q  
    vb- .^l  
    7.设计过程 32iI :u  
    B@]7eVo  
    J,O@T)S@  
    .A\\v6@  
    o"FiM5L^.  
    mx9/K+:  
    DQ\&5ytP  
    设计和优化过程由两步完成： D-GU"^-9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 9i}D6te  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @vYmkF`  
     !C#RW=h9  
    8.系统模拟 `yAo3A9vk  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rk/ c  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _vdxxhJ=P3  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 IxZ.2 67  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 wzPw; xuG  
    />Vx*^u8Hz  
     HF: T]n,  
    0f%:OU5Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 8 %j{4$  
    yCIgxPv|7  
    8-a6Q|   
    A_Iu*pz^^  
    !>< %\K  
    感兴趣的优化函数 ^|GtO.  
    • 效率满足（>95%） [ 5W#1 &  
    • 信噪比不满足（<30db） y8vH?^:%<  
    • 杂散光不满足（>5% 6b70w @P!  
     Ue#yDTjc  
    q#&#*6 )B  
    G}#/`]o!K  
    (VaN\+I:T  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J7ekIQgR  
           5u_4lNJ&  
    g0j4<\F2\  
    {[5L96RH%  
      6b]d|  
    C9U {^  
    感兴趣的优化函数 rz }l<t~H  
    • 效率满足（>95%） 4 l}M i  
    • 信噪比满足（<30db） D}/=\J/  
    • 杂散光满足（<5%） Q|B|#?E==  
    Q 95  
    11.总结 C cr+SR2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p/1}>F|i  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 a\69,%!:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :"P hkR  
    • 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。 //M4Sq(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Gr"7w[|+  
     
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