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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 t"Rn#V\c."  
     V! p;ME  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 [/FIY!nC?  
    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。 A]1](VQ)4  
    Flsf5 Tr0  
    2．模拟任务 &LE/hA  
    uP.3(n[&  
    0:nyOx(;  
    DOE： Nsb13mlY  
    相位型衍射 'tekne  
    光束整形器 L,$9)`j  
    直径：2mmx2mm ;IyQqP#,<  
    形状：圆形 p)`JVq,H/B  
    相位级次：16     G 9;WO*  
    :7gIm|2"]  
    idHBz*3~ps  
    3.建模任务：入射光场 SyI#Q[f'_  
    o 0B`~7(  
    zrcSPh  
    高斯准直激光光束的光束参数 xpae0vw  
    UWz<~Vy  
    • 波长：632.8nm HjrCX>v  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm nL9m{$Zv  
    #~"jo[  
    CAk.2C/  
     kjH0u$n  
    4.建模任务：期望输出光场 R b'"09)$  
    z[th@!3  
    C 7v 8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i -+B{H  
    72aj4k]^  
    • FWHM-直径：0.5mm xGjEEBL  
    • 边缘宽度：50um rc"yEI-``"  
    • 效率：>95%  5bk5EE`  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :%R3( &  
    • 杂散光：<5% D9h\=[%e  
    6H@=O 1W  
     &@y W< <  
    E$gcd#rT  
    5.设计方案 3vx?x39*Y  
    _95V"h  
    JVRK\A|R  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 UPH:$Fk&  
    • 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）。 [!"u&iu`  
    qvCl mZ  
    M*nfWQ a  
     Zx@{nVoYe~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 fN@2 B  
     ds`a6>746  
    e(cctC|l  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 L0}"H .  
    • 用户必须输入所需的信息 WL<Cj_N_{H  
    - 入射场 2%QY~Ku~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +PjH2  
    - 系统参数 K*>lq|i u  
    - 制造条件 bEbnZ<kz*  
    S~hNSw (-  
     ))<3+^S0V\  
    +`zM^'^$  
    7.设计过程 rk `x81  
    ]*?qaIdqu  
    g9g^zd,  
    @wb V@  
    (h%!Kun  
    sa{X.}i%E  
    t\X5B]EZ  
    设计和优化过程由两步完成： zgV{S Qo  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 K_(o D O  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 jT%k{"+>+?  
     vk&C'&uV9@  
    8.系统模拟 {x  s{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ry8@U9B6,t  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6s@'z<Ct  
    • 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。 8sLp! O;f2  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 wjDLsf,  
    t0(1qFi  
     ; 7k@_  
    &^9 2z:?  
    9. 初始几何光学设计的结果 1d,;e:=j  
    W&qE_r  
    a2/!~X9F  
    WbB0{s  
    \:, dWL u  
    感兴趣的优化函数 G<U MZg  
    • 效率满足（>95%） A46Xei:Ow  
    • 信噪比不满足（<30db） jw]~g+x#$  
    • 杂散光不满足（>5% ?*){%eE  
     =y.?=`"  
    sz9C':`W  
    &N.D!7X  
    w-LMV>+6|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 |5^tp  
           9q(*'rAm  
    -AWL :<  
    ,onOwPz  
     bVaydJ*  
    B_$hi=?TTd  
    感兴趣的优化函数 $# klgiL  
    • 效率满足（>95%） p'tB4V qT  
    • 信噪比满足（<30db） O0[.*xG  
    • 杂散光满足（<5%） hE@s~ ~JYd  
    +zn&DG0\X  
    11.总结 9)}Nx>K  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 F l@%?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uczOSd  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 JI##l:,7r  
    • 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。 w a7)  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .93B@u  
     
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