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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 ja=w 5  
     L=!of{4Z(}  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ~W#sTrK  
    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。 MN8H;0g-  
    &Z("D7.G  
    2．模拟任务 8/%6@Y"Y*  
    1} m3 ;  
    _=f=fcl  
    DOE： |F$BvCg  
    相位型衍射 ;/O#4]2*  
    光束整形器 " {de k  
    直径：2mmx2mm D)b}f`  
    形状：圆形 ~qVz)<  
    相位级次：16     mqtg[~dNc  
    Sr Ca3PA  
    0"WDH)7hJ  
    3.建模任务：入射光场 ]wn/BG)  
    Tenf:Hm/k  
    :%r S =f  
    高斯准直激光光束的光束参数 p^)B0[P9  
    ub:ly0;t  
    • 波长：632.8nm /%rq hHs  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #& .]" d  
    Ww3wsyx  
    VRng=,  
     i?@M  
    4.建模任务：期望输出光场 #$ thPZ  
    Vzlh+R>c  
    rVSZ.+n  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: cDEJk?3+  
    G7LIdn=  
    • FWHM-直径：0.5mm C|-pD  
    • 边缘宽度：50um Gc tsp2ndW  
    • 效率：>95% TYns~X_PR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h:bru:ef  
    • 杂散光：<5% 63WS7s"  
    AI ijCL  
     T Eu'*>g  
    ;T+pu>)  
    5.设计方案 ( <*e  
    .Nm su+s  
    3.Gj4/f  
    • 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）。 s0u{d qP  
    • 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）。 Y'VBz{brf  
    JC?N_kP%W  
    wEW4gz{s  
     "B7`'jz  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V7Yaks  
     &} 6KPA;  
    z;\dL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W;6vpPhg#!  
    • 用户必须输入所需的信息 ?DV5y|}pj  
    - 入射场 Mz]: }qmFA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  :nY 2O  
    - 系统参数 Kn;D?ioY  
    - 制造条件 GwU?wIIj^  
    (oz$B0HO:  
     vdDludEv  
    ; 0v>Rfa  
    7.设计过程 24c ek  
    m^~S  
    u+t$l^S  
    0U/,aHvhP  
    nKr9#JebRC  
    _6@hTen`  
    58xnB!h\}  
    设计和优化过程由两步完成： ti5HrKIw  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @F*wg  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |R/.r_x,V?  
     I`(l*U  
    8.系统模拟 qml2XJ>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 a&{X!:X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "t=hzn"~%  
    • 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。 G2{O9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \!50UVzm)  
    oPKr* `'  
     ,B}I?vN.  
    [P4$Khu$  
    9. 初始几何光学设计的结果 QYb33pN|  
    F|bYWYED;  
    YV4#%I!<  
    |C%Pjl^YkV  
    2I1uX&g  
    感兴趣的优化函数 zQ6p+R7D  
    • 效率满足（>95%） %6%<?jZ  
    • 信噪比不满足（<30db） `fXyWrz-k  
    • 杂散光不满足（>5% rX7QbAB  
     w2O!M!1  
    S{Hx]\  
    )2q~u%9n  
    AwUi+|7r])  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?rX]x8iP  
           nwt C:*}  
    f;SC{2f  
    ;^Sr"v6r>u  
     VQI(Vp|  
    )+")Sz3zx  
    感兴趣的优化函数 ?Ucu#UO  
    • 效率满足（>95%） iTh:N2/-vc  
    • 信噪比满足（<30db） y)c5u%(  
    • 杂散光满足（<5%） "& Dx=Yf  
    ^ &/G|  
    11.总结 o'<^LYSnB  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 )&{K~i;:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {4aWR><  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 6pOx'u>h+  
    • 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。 )QagS.L{z  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Si 9Z>MR  
     
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