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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=/eM$":  
     zX kx7d8  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `HW:^T  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 Bf]$X>d  
    dB;3.<S=  
    2．模拟任务 uLN[*D  
    hVP IHQt  
    #tjmWGo,  
    DOE： u1cu]Sj0  
    相位型衍射 E=u/tpj  
    光束整形器 TfRGA (+#  
    直径：2mmx2mm Yv )aAWEa  
    形状：圆形 H"CUZ  
    相位级次：16     *8)2iv4[  
    {J]-<:XD  
    E'c%d[:H,  
    3.建模任务：入射光场 {8@\Ij  
    G> \T bx  
    )%Ru#}1X6  
    高斯准直激光光束的光束参数 4 tXSYHd3  
    lKKERO5+  
    • 波长：632.8nm |}[nH>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm EO)%UrWnC  
    "Xn%at4  
    %f&< wC  
     (~s|=Hxq|-  
    4.建模任务：期望输出光场 $h28(K%  
    5j^NV&/_  
    2~c~{ jl\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: O~@fXMthh  
    NY.k.  
    • FWHM-直径：0.5mm K:5eek  
    • 边缘宽度：50um ,EEPh>cXc  
    • 效率：>95% #[ -\lU|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A0xC,V~z  
    • 杂散光：<5% j@1)K3Hga  
    %<Q*Jf  
     $'"8QOnJ?k  
    *'ZN:5%H  
    5.设计方案 o-eKAkh  
    Hl7:*]l7b  
    [-w@.^:]X  
    • 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）。 m)&znLA  
    • 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）。 ftZj}|R!  
    HDIk9WC^  
    5bX6#5uP1  
     9 E1W|KE  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 -_8*41  
     .%xzT J=!  
    eN-au/kN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +=P@HfVfiq  
    • 用户必须输入所需的信息 gPEqjj  
    - 入射场 ;-@=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） sR_xe}-  
    - 系统参数 !3}deY8;#  
    - 制造条件 j9y3hQ+q  
    RKTb' 3H  
     /-Qv?"  
    RiFw?Q+  
    7.设计过程 cF+ X,]=6  
    LSd*| 3E}n  
    g+[kde;(^  
    yA7 )Y})>  
    9 $l>\.6  
    4$"DbaC  
    IazkdJX~  
    设计和优化过程由两步完成： [Ot,q/hBJ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 SUdm 0y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 J|QiH<  
     faJM^u  
    8.系统模拟 {aj/HFLNY  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z&+ zl6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .y4&rF$n  
    • 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。 s#-eN)1R  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8X7{vN_3K  
    Hi,t@!!  
     d'HOpJE  
    $k 2)8#\  
    9. 初始几何光学设计的结果 ps1@d[n  
    ,4@|1z{bfm  
    w2"]Pl  
    TZB+lj1  
    1'KishHK=  
    感兴趣的优化函数 e%6{ME 3  
    • 效率满足（>95%） :nGMtF  
    • 信噪比不满足（<30db） :jem~6i  
    • 杂散光不满足（>5% RA1yr+)  
     >-cfZ9{!  
    %w"nDu2Gcv  
    >|udWd^$3  
    \cySWP[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >1|g5  
           \7 a4uc  
    |:q/Dt@  
    !,&yyx.  
     JdNF-64ky  
    FLr ;`3  
    感兴趣的优化函数 %5B%KCCN  
    • 效率满足（>95%） vA&Vu"}S  
    • 信噪比满足（<30db） ,Ww  
    • 杂散光满足（<5%） =xl~][  
    4E3g,%9u  
    11.总结 vv5i? F  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Jh@_9/?  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 t9 F=^)s  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 'ZHdV,dd  
    • 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。 l[Z)@bC1   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 i^2IW&+}e}  
     
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