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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 o<Zlm)"%1  
     UR sx>yx  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 8Qg10Yjy  
    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。 L/8oqO|  
    op6]"ZV-C  
    2．模拟任务 P(D>4/f3"  
    cJ4My#w  
    -zg*p&F  
    DOE： ppAbG,7  
    相位型衍射 h* S"]ye5  
    光束整形器 `n PdZ.  
    直径：2mmx2mm jx}&%p X  
    形状：圆形 ZJ/528Ju  
    相位级次：16     uavATnGO{B  
     +A3/^C0  
    5|H;%T 3_  
    3.建模任务：入射光场 8}'iEj^e  
    $C[z]}iOi  
    ~apt, hl  
    高斯准直激光光束的光束参数 E|@C:ghG  
    bY~K)j v3&  
    • 波长：632.8nm |bnd92fvks  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )d3 09O  
    :5k* kx#y  
    ;(NTzBq!1  
     fCY|iO0.t  
    4.建模任务：期望输出光场 |;gx;qp4cN  
    z9o]);dZ  
    lJK]S=cd  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: lx`?n<-X  
    J}V4.R5d  
    • FWHM-直径：0.5mm "hyfo,r  
    • 边缘宽度：50um cC*WZ]  
    • 效率：>95% 8SjCU+V  
    • 信噪比（SNR）：>30dB EavBUX$O  
    • 杂散光：<5% ;As~TGiT  
    !:+U-mb*  
     Thggas,  
    7Jb&~{DVk  
    5.设计方案 [+[ W\6  
    yX&# rI  
    :w^:Z$-hf  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 392V\qtS  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 LK h=jB^bT  
    0F$|`v"0  
    534pX7dg  
     ?'V78N sA  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 fG2)r  
     0AnL]`"t.3  
    k=)U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 :DH@zR  
    • 用户必须输入所需的信息 SzLlJUVX  
    - 入射场 *"^X)Y{c+l  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]TrJ*~  
    - 系统参数 3U6QYD55]]  
    - 制造条件 /E6)>y66  
    11PL1zzH  
     JQ+Mg&&Q  
    G]B0LUT6c  
    7.设计过程 29Uqdo  
    kH 9k<{  
    #hBqgG:>  
    'M%iS4b{IM  
    Zl5DlRuw  
    h#zm+([B*  
    ZRhk2DA#FF  
    设计和优化过程由两步完成： AG >D,6Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~vF*&^4Vh  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 H;=yR]E  
     hTBJ\1 -  
    8.系统模拟 ;8H&FsR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 u/tJ])~@  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 RrLiH>  
    • 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。 a Mqt2{f+  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9No6\{[M  
    c:${qY:!  
     W@}@5,}f>  
    QmBHD;Gf  
    9. 初始几何光学设计的结果 -IIrrY O  
    3g7]$}  
    {Lju7'5L  
    P#pb48^-  
    5]{rim  
    感兴趣的优化函数 &Zz&VwWR  
    • 效率满足（>95%） 0,0WdJAe  
    • 信噪比不满足（<30db） f?.}S] u5  
    • 杂散光不满足（>5% |TJ gH<I  
     p&}m')  
    K`=U5vG^  
    1mV ' ~W  
    >u%Bn \G  
    10. 后续IFTA优化后的结果 K%9!1'  
           qLBQ!>lR  
    Ez <YD  
    # wn>S<  
     z%fjG}z  
    Q8TR@0d  
    感兴趣的优化函数 s#~VN;-I  
    • 效率满足（>95%） !le#7Kii  
    • 信噪比满足（<30db） + fvVora  
    • 杂散光满足（<5%） FkMM>X  
    :|l0x a  
    11.总结 dsEvpa$?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 )m-(-I  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ILG&l<!E  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 VU\G49  
    • 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。 =j_4!^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lyowH{.N"3  
     
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