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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 >k"/:g^t  
     S>nM&758  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ds`a6>746  
    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。 QM OOJA  
    %A04'dj`zQ  
    2．模拟任务 wJip{  
    {A{=RPL  
    tJc9R2  
    DOE： -rUn4a  
    相位型衍射 _jp8;M~Z  
    光束整形器 uGOvZO^v  
    直径：2mmx2mm YoJN.],gf  
    形状：圆形 &q>=6sQvf  
    相位级次：16     BDpeAF8z  
    xI$B",?(  
    .Gw;]s3  
    3.建模任务：入射光场 !ce:S!P  
    CtS*"c,j  
    M(xd:Fa?  
    高斯准直激光光束的光束参数 5F $W^N  
    Y6f0 ?lB  
    • 波长：632.8nm z>~Hc8*]3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :`25@<*u  
    R["_Mff  
    mJl|dk_c  
     |d&a&6U:  
    4.建模任务：期望输出光场 ULj'DzlfH  
    l:%4@t`  
    GHfsq|*j,Z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Qn_*(CSp  
    d H]'&&M  
    • FWHM-直径：0.5mm "*a^_tsT?i  
    • 边缘宽度：50um <GT&q <4w  
    • 效率：>95% SnRk` 5t  
    • 信噪比（SNR）：>30dB VU9w2/cM  
    • 杂散光：<5% N^H~VG&D(  
    4fgA3%  
     BNL Q]  
    a!vF;J-Zqa  
    5.设计方案 q3n(Z  
    {dTtYL$'"  
    >8\EdN59{  
    • 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）。 Q0s!]Dk  
    • 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）。 |p}qK Fdi  
    0x*L"HD  
    D<78Tm x  
     2Ck'A0d  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 e4ym6q<6!  
     >fNRwmi  
    i{vM NI{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 fL>>hBCqC  
    • 用户必须输入所需的信息 x8|sdZFxo  
    - 入射场 &z8I@^<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e@|/, W   
    - 系统参数 B@U;[cO&  
    - 制造条件 !36jtKdM  
    )2~Iqzc4  
     }}y~\TB~}  
    lu2"?y[2  
    7.设计过程 QpbyC_:;$4  
    XR3=Y0YDf  
    lky{<jZ%  
    .93B@u  
    h2<Y*j  
    wC{?@ h  
    (r78AZ  
    设计和优化过程由两步完成： w_4/::K*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]#x!mZ!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?Zu2=<DU  
     JO{Rth  
    8.系统模拟 V 3?x_pp  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Gpv9~&  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S&N[@G  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 i^ `]TOP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 apFY//(yu  
    2?J[D7  
     W{'RR.  
    ;]XKe')  
    9. 初始几何光学设计的结果 Twl>Pn>  
    9 8O0M#|d  
    fg}&=r  
    ` 9iB`<  
    ] /w: 5o#  
    感兴趣的优化函数 b8o}bm{s  
    • 效率满足（>95%） u6tD5Y  
    • 信噪比不满足（<30db） L!2BE[~  
    • 杂散光不满足（>5% /-J12O  
     A|Z'\D0  
    k?[|8H~2C  
    1j4(/A  
    n_ORD@$]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dB`3"aSN7  
           GBMCw  
    k(As^'>  
    3"9'MDKH  
     'Ll,HgU;  
    h0;PtQb1  
    感兴趣的优化函数 +T\c<lJ9  
    • 效率满足（>95%） [ QHSCF5  
    • 信噪比满足（<30db） Qqju6}+  
    • 杂散光满足（<5%） oz54IO  
    .@7J8FS*  
    11.总结 YTWlR]Tr6?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 R> r@[$z+  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #A&(b}#:o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 WcE{1&PXx  
    • 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。 ctqXzM `  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 39j "z8 n  
     
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