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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]5L\]>y  
     ka%pS  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6I![5j  
    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。 3l[hkRFu`  
    vb!KuI!:p  
    2．模拟任务 [' 1?'*  
    vdzC2T  
    %*=FLtBjo  
    DOE： a9-;8`fCR  
    相位型衍射 WfZ#:G9  
    光束整形器 J?$uNlI  
    直径：2mmx2mm >UH=]$0N  
    形状：圆形 D40VJ3TUc  
    相位级次：16     uGWk(qn  
    j<?4N*S  
    hp}8 3.oA  
    3.建模任务：入射光场 oGJI3Oh  
    8+F2 !IM  
    | 'G$}]H  
    高斯准直激光光束的光束参数 $y}Tbm  
    $=R\3:j  
    • 波长：632.8nm o\[nGf C&  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !<ucwWY,  
    >=Veu; A  
    5GP' cE  
     s]OXB {M  
    4.建模任务：期望输出光场 +.St"f/1  
    ,0xN#&?Ohh  
    G>"[nXmcu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: zV#k #/$  
    u5[Wr:  
    • FWHM-直径：0.5mm /qG?(3  
    • 边缘宽度：50um F{H y@7  
    • 效率：>95% 3{z }[@N  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 3:S"!F  
    • 杂散光：<5% mi?Fy0\  
    bfgLU.1I  
     $MHc4FE[  
    o? =u#=  
    5.设计方案 5Jp>2d  
    HAXx`r<  
    Sob+l'U$  
    • 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）。 ZN^Q!v  
    • 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*M,b  
    nS#;<p$\  
    %' Fc%3  
     NDi@x"];  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 h#>67gJV  
     e^fjla5  
    N?p $-{  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 NH/H+7,o  
    • 用户必须输入所需的信息 ;2^=#7I?  
    - 入射场 ;|c,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） nr}H;wB  
    - 系统参数 $!t!=  
    - 制造条件 F6 Ixu_s  
    2C>PxA6l  
     -z@}:N-uR  
    %3cBh v[q4  
    7.设计过程 Z(FAQ\7  
    m-K6y7t  
    7)YU ;  
    `YJ`?p  
    . 2WZb_ B  
    mGX;JOjZ  
    : f Wh7X3  
    设计和优化过程由两步完成： y}|zH  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @/~41\=e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h&XyMm9C  
     H$ v4N8D8I  
    8.系统模拟 2w%1\TcB$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 PGJ?=qXr#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 k0,~wn\#h  
    • 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。 p 7sYgz  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 l\bBc, %jt  
    6sntwT"?  
     ;2$^=:8  
    WZ ZD  
    9. 初始几何光学设计的结果 E+_ }8J .  
    nt4>9;  
    ){/y-ixH  
    {3?g8e]zr  
    IV\@GM:ait  
    感兴趣的优化函数 5s0H4?S  
    • 效率满足（>95%） ?/O+5rjA  
    • 信噪比不满足（<30db） e3[N#ryt  
    • 杂散光不满足（>5% jjs-[g'}  
     mZORV3bN  
    \Ew2@dF{O  
     ,}bC  
    7XZ!UC;i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 UOq$88sr  
           g{&ux k);  
    ,Ti#g8j  
    D[<8(~VP  
     1=s%.0  
    Qv8Z64#  
    感兴趣的优化函数 K@h v[4  
    • 效率满足（>95%） )y8$-"D(it  
    • 信噪比满足（<30db） %_5B"on  
    • 杂散光满足（<5%） EF}Z+7A  
    QjPcfR\  
    11.总结 0L|A  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 g5H+2lSC  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Lq yY??\@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 F3+)bIz  
    • 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+Ag!O}.L  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 z}Xn>-N-  
     
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