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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 g)IW9q2  
     ,!P}Y[|  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Qm*XWo  
    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。 q&LCMnv"P  
    .k|\xR  
    2．模拟任务 BUyKiMW49  
    J.c yb  
    +HG*T[%/  
    DOE： }|Bs|$q  
    相位型衍射 F|8;Swb5  
    光束整形器 6<f(Zv? I  
    直径：2mmx2mm ?^`fPH=  
    形状：圆形 -_Kw3x  
    相位级次：16     S[N9/2  
    Epm8S}6K  
    !mUO/6Q hq  
    3.建模任务：入射光场 y43ha  
    J_9[ x mM  
    C3(h j  
    高斯准直激光光束的光束参数 a TPq1u  
    >G As&\4hs  
    • 波长：632.8nm o1uM(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm s3 VD6xi7  
    Q&/WVRD  
    `Io#440;  
     /NxuNi;5  
    4.建模任务：期望输出光场 -x|!?u5F  
    [ B*r{  
    n98sY+$-z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: M; YJpi  
    )RQQhB  
    • FWHM-直径：0.5mm !t\sg  
    • 边缘宽度：50um F 6C7k9  
    • 效率：>95% UKPr[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB n+nZ;GJ5d  
    • 杂散光：<5% {.J<^V  
    v7%}ey[  
     '~1Zr uO  
    6E.[F\u  
    5.设计方案 (*AJ6BQWa  
    6;;2e> e  
    U\M9sTqo  
    • 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）。  2IGU{&s  
    • 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）。 w(K|0|t  
    }{Ra5-PY  
    aX Ie  
     ?TI]0)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Tr;.O?@{t}  
     B![:fiR`  
    6?[SlPPE1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7nP{a"4_  
    • 用户必须输入所需的信息 e>bARK<  
    - 入射场 'pB?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） X8A.ag0Uu  
    - 系统参数 O- LwX >  
    - 制造条件 E[4 vUnm-  
    1aUg({  
     fzvyR2 I  
    w\{#nrhYU  
    7.设计过程 ?Mn~XN4F_  
    9}Ge@a<j  
    u7j,Vc'~  
    H({m1v ~R  
    }Z< Sca7  
    }w-M .  
    LXPO@2QF  
    设计和优化过程由两步完成： 0j 8`M"6  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 emB<{kOkw  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -  eIo  
     R.vOYzo  
    8.系统模拟 '?g&);4)k-  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ZSyXzop  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 u|6-[I  
    • 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。 t*H|*L#YR  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #M5d,%?+#[  
    z4$9,p `  
     :R>RCR2g)  
    TQ0ZBhd  
    9. 初始几何光学设计的结果 4^ U%` 1  
    PN:`SWP  
    b#R$P]dr=  
    {TdxsE>  
    Ajo IL  
    感兴趣的优化函数 1&<o3)L:  
    • 效率满足（>95%） jicH94#(]  
    • 信噪比不满足（<30db） \u))1zRd  
    • 杂散光不满足（>5% 3d4A~!Iz  
     He}?\C Bo  
    bf {_U%`  
    q/d?c Lgl  
    B692Mn  
    10. 后续IFTA优化后的结果 w{So(AF  
           NL;sn"  
    H)EL0 Kv/  
    FK94CI  
     _VTpfeL@n  
    &m   GU  
    感兴趣的优化函数 r/"^{0;F{W  
    • 效率满足（>95%） K<`W>2"  
    • 信噪比满足（<30db） )+=Kh$VbS  
    • 杂散光满足（<5%）  7Z<GlNv  
    7YK6e  
    11.总结 kM&-t&7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 9yWf*s<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 V0W4M%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 SJc~E$5<  
    • 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。 )N607 Fa-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 dNF_ T?E\  
     
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