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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 ~(S4/d5  
     y?hW#l~#X  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 hdb4E|'A  
    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。 TR20{8"  
    ?Ea"%z*c5  
    2．模拟任务 7mBL#T2   
    %q^]./3p  
    /ep~/#Ia  
    DOE： xnOlV  
    相位型衍射 Z;s-t\C  
    光束整形器 b>WT-.b0  
    直径：2mmx2mm vL0Ol -Vt  
    形状：圆形 7F~+z7(h  
    相位级次：16     Y6a|\K|  
    Zv93cv  
    -GjJrYOU  
    3.建模任务：入射光场 t T:yvU@a  
    Mr(3]EfgO  
    2T9Z{v  
    高斯准直激光光束的光束参数 ] ={Hq9d@  
    eo[^ij  
    • 波长：632.8nm w (1a{m?ht  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm q4oZJ-`  
    UJ:B:hh''  
    P $S P4F  
     N 5DS-gv  
    4.建模任务：期望输出光场 N%+M+zEJ  
    f_8~b0`  
    K%;yFEZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5$X{{j2  
    @dNbL}qQ  
    • FWHM-直径：0.5mm ' iK0Wr  
    • 边缘宽度：50um Viw3 /K  
    • 效率：>95% >rubMGb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB iqeGy&F-  
    • 杂散光：<5% W!*vO>^1W  
    yk/XfwQ5  
     "5K: "m  
    r^)<Jy0|r  
    5.设计方案 *VB*/^6A  
    QTH yH   
    ! ZEKvW  
    • 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）。 kTV D 4Z=  
    • 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）。 2_Z6 0]  
    )SuJK.IF  
    :|Cf$2k7  
     uHYI :(O  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 g=Lt 2UIJ  
     Qs a2iw{  
    cf9y0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _[W=1bGJ  
    • 用户必须输入所需的信息 -/X-.#}-  
    - 入射场 .PgkHb=l@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;<\*(rUe  
    - 系统参数 >\ W" 3.  
    - 制造条件 3-'|hb  
    K4"as9oFP  
     e]QkZg2?Yn  
    .kVga+la?  
    7.设计过程 Dp8(L ]6  
    gE1".qC  
    kVY@q&p  
    j*"s~8u4  
    CJ_B.  
    N@}U;x}  
    )'JSu=Ej  
    设计和优化过程由两步完成： pyKMi /)bL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `*]r.u0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _[ x(p6Xp  
     i!NGX  
    8.系统模拟 ~$`b{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 hf[K\aAk  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 LBg#KQ @  
    • 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。 zv41Yv!x}  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 m<E7cY3mX  
    jVDNThm+  
     (<12&=WxE  
    -?uwlpm#  
    9. 初始几何光学设计的结果 99 [ "I:  
    x;+,lP  
    `fs[C  
     [7bY(  
    *M{1RMc  
    感兴趣的优化函数 x\*5A,w{c]  
    • 效率满足（>95%） 7Ny>W(8  
    • 信噪比不满足（<30db） -Jhf]  
    • 杂散光不满足（>5% {PU[MHZF  
     |^ qW   
    0t) IW D  
    X_h+\ 7N>  
    &HWH UWB  
    10. 后续IFTA优化后的结果 thh, V   
           Y !`H_Qo  
    nJ,56}  
    e"v Eh  
     G 5)?!  
    vjHbg#0%  
    感兴趣的优化函数 k z#DBh!&  
    • 效率满足（>95%） BjA|H  
    • 信噪比满足（<30db） CTwP{[%Pk  
    • 杂散光满足（<5%） [\VzI\vb  
    E(TY%wO  
    11.总结 eA!aUu  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 As"'KR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Qwb@3{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 m+o>`1>a  
    • 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。 lB-Njr  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 c6e?)(V>  
     
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