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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 IR2=dQS  
     kEgpF{"%n  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Vv54;Js9  
    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。 oyB gF\  
    JDJ"D\85  
    2．模拟任务 N0DzFXp  
    K| dI'TnW  
    N5[^W`Qf  
    DOE： l-Be5?|{_  
    相位型衍射 * N]^(+/A  
    光束整形器 =cpUc]~  
    直径：2mmx2mm }u9#S  
    形状：圆形 _01wRsm%2  
    相位级次：16     =oBlUE  
    HYg! <y  
    \q($8<  
    3.建模任务：入射光场 {J1iheuS}  
    W#)X@TlE  
    gw!d[{#  
    高斯准直激光光束的光束参数 G9^xv  
    IRGcE&m  
    • 波长：632.8nm :8K}e]!c1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm y8_$YA/g  
    t"zi'9$t  
    @9eN\b%I^H  
     2x>7>;>  
    4.建模任务：期望输出光场 U9ZuD40\  
    |1GOm=GNK  
    *`} !{ Mb  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FDFwx|  
    -woFKAy`  
    • FWHM-直径：0.5mm 'hE'h?-7  
    • 边缘宽度：50um a:8 MoH4  
    • 效率：>95% cZJ5L>ox  
    • 信噪比（SNR）：>30dB []v$QR&u#v  
    • 杂散光：<5% hq&|   
    ue^HhZ9  
     h%U}Y5Ps~  
    [GPCd@  
    5.设计方案 Y)@Y$_  
    43x2BW&&  
    MVnN0K4  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 xP_/5N=f  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 O wuc9  
    #}Yrxf  
    &<x.D]FA]  
     KF6C=,Yc%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %&_^I*  
     w >2sr^!y  
    Y)DAR83  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Cdy,8*   
    • 用户必须输入所需的信息 9/! 1J  
    - 入射场 m~ 5"q%;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 5JhvYsf3_  
    - 系统参数 PW|=IPS  
    - 制造条件 S2DG=hi`GK  
    ?m5E Xe  
     ]Zt]wnL+  
     63 'X#S  
    7.设计过程 7UY4* j|[C  
    ~;?<OOt|wG  
    xL1Li]fM!'  
    }NoP(&ebz*  
    VP>*J`'H  
    {g#4E0.A!  
    2,dWD<h  
    设计和优化过程由两步完成： (:qc[,m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 =w}JAEE|(i  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,,BP}f+l$  
     6F!B*lr  
    8.系统模拟 9Q^cE\j  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Bcarx<P-p  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^P^%Q)QXl  
    • 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。 @J&korU  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 W^H3=hZ  
     *<W8j[?  
     /zt M'  
    PWyf3  
    9. 初始几何光学设计的结果 y/y~<-|<@  
    :^ WF% X  
    /ZD6pF  
    H)i|?3Ip  
    &}[P{53sr  
    感兴趣的优化函数 'St6a*  
    • 效率满足（>95%） =V]0G,,\  
    • 信噪比不满足（<30db） n Syq}Y3  
    • 杂散光不满足（>5% >9rZV NMU  
     IC&P-X_aP  
    A $gn{ c  
    3q}j"x?  
    -z~!%4 a  
    10. 后续IFTA优化后的结果 sa4w.9O1GS  
           jOVF+9M  
    R__:~ uv,  
    Mn(iAsg  
     '"fJA/O  
    V-}}?c1 F  
    感兴趣的优化函数 gr SF}y!3  
    • 效率满足（>95%） ^APtV6g  
    • 信噪比满足（<30db） !*}UP|8  
    • 杂散光满足（<5%） OIL8'xY.w  
    &K\80wGK  
    11.总结 3y6\0|{1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?:J_+? {E  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ];LFv5"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |g)C `k  
    • 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。 <;S$4tux  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 <mE`<-$  
     
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