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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 #|xj*+)H  
     UJX5}36  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 4pu>f.  
    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。 vP<8 ,XG  
    h1_KZ[X  
    2．模拟任务 wCr+/" t  
    e3&.RrA  
    $/i;UUd  
    DOE： 'UCF2 L  
    相位型衍射 =dC5q{  
    光束整形器 +QrbW  
    直径：2mmx2mm {u7_<G7  
    形状：圆形 &_6B{Q  
    相位级次：16     u|8V7*)3  
    :'dH)yO  
    7^8<[8  
    3.建模任务：入射光场 k3"Y!Uha:  
    D #twS  
    $VE=sS.  
    高斯准直激光光束的光束参数 i3y>@$fRL\  
    5@Lz4 `  
    • 波长：632.8nm 0/%VejZ'  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _q\w9gN  
    {wf e!f  
    r`'n3#O*  
     i%_nH"h  
    4.建模任务：期望输出光场 4THGHS^  
    mm<rdo(`  
    \.dvRI'  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \xaK?_hv  
     t"'aQr  
    • FWHM-直径：0.5mm &mvC<_1n  
    • 边缘宽度：50um w+owx(mN@  
    • 效率：>95% 5AT[1@H(_  
    • 信噪比（SNR）：>30dB SfwAMNCe  
    • 杂散光：<5% cz9T,  
    ?g'? Ou  
     RV:%^=V-  
    |q\:3R_0  
    5.设计方案 djcC m5m  
    %,*{hhfu  
    co%ttH\ n  
    • 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）。 {^ ^)bf|1'  
    • 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）。 D@>^_cTO24  
    dAcy;-[[P  
    5eW GX  
     c`&<"Us  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 * <_8]C0>  
     ebS>_jD  
    cA4xx^~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (a i&v  
    • 用户必须输入所需的信息 M1T)e9k=x  
    - 入射场 Hh8)d/D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） r6`v-TY(/  
    - 系统参数 uN1O(s  
    - 制造条件 v9OK <  
    x-/`c  
     R"=pAO.4l  
    !7lS=D(?  
    7.设计过程 zj^Ys`nl  
    V1j5jjck  
    X)|b_3Z  
    }Z_w8+BZ  
    *.J)7~(P  
    ]I#yS=;  
    \]W*0t>s  
    设计和优化过程由两步完成： [huS"1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (W| Eg  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 l(@UpV-  
     ^MGgFS]G  
    8.系统模拟 iii2nmiK  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 d[5?P?h')  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^{GnEqml&  
    • 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。 8rXu^  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 @<tkwu  
    Nj_h+=UE!  
     z17x%jXy  
    >?q()>l  
    9. 初始几何光学设计的结果 mh"&KX86W  
    9 BPucXK  
    d3# >\QCD9  
    S3u>a\  
    | *Dklo9{  
    感兴趣的优化函数 ! 3O#'CV  
    • 效率满足（>95%） u+GtH;<;  
    • 信噪比不满足（<30db） YAqv:  
    • 杂散光不满足（>5% s HSZIkB-r  
     +.T&U7xV  
    3PLv;@!#j}  
    vJT %ET  
    S$Tc\ /{  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `Pv[A  
           [ 44d(P'  
    ~ r6qnC2  
    (5] |Kcp|  
     oX@0+*"  
    0 V:z(r  
    感兴趣的优化函数 o[W7'1O  
    • 效率满足（>95%） L<encPJt  
    • 信噪比满足（<30db） n5X0Gi9  
    • 杂散光满足（<5%） FV>LD% uu  
    _Kg:jal  
    11.总结 sXdNlR&  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 f\FubL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -(4)lw>U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 g<VJ4TE6R  
    • 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。 qh!2dj  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 GU\}}j]  
     
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