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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 WSP I|#Xr%  
     j}#w )M  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 5p,RI&nlN  
    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。 XMCXQs&  
    w$>u b@=  
    2．模拟任务 FBG4pb9=~  
    oe ~'o'  
    #]-SJWf3  
    DOE： fQ7V/x!  
    相位型衍射 Yz9owe8}[  
    光束整形器 mwO6g~@ `  
    直径：2mmx2mm #QZe,"C9`  
    形状：圆形 b;L\EB  
    相位级次：16     mupT<_Y  
    b8H{8{wi|  
    s `e{}\  
    3.建模任务：入射光场 }czrj%6  
    ~ \r*  
    ,S\CC{!  
    高斯准直激光光束的光束参数 &L3M]  
    O4 w(T  
    • 波长：632.8nm AI2~Jp  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &Hrj3E  
    r[e##M  
    2bz2KB5>  
     I2XU(pYU  
    4.建模任务：期望输出光场 z,RhYm  
    OU E (I3_  
    )Dm s  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,.S~ Y  
    />C^WQI^  
    • FWHM-直径：0.5mm P|`8}|}a  
    • 边缘宽度：50um vo?9(+:|e  
    • 效率：>95% cUk7i`M;6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @b\$yB@z  
    • 杂散光：<5% e b"VE%+Hu  
    #x@$ lc=k3  
     VCYwzB  
    :x3QRF  
    5.设计方案 KA5v+~  
    XoK:N$\}t  
    *YI98  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 XE RUo  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 /|w6:;$;mn  
    &md`$a/  
    Q)#B0NA;T  
     kb%;=t2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 q$L%36u~/  
     7jrt7[{  
    T}Tp$.gB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 85= )lu  
    • 用户必须输入所需的信息 |o"?gB}Dh  
    - 入射场 VO5#Qgen  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） F-QzrquS  
    - 系统参数 xh-o}8*n"  
    - 制造条件 ,O5NLg-  
    thh. A  
     ;7*[Bcj.  
    t3WiomNCc  
    7.设计过程  ,i NXK  
    U)TUOwF  
    E, Z$pKL?  
    1NFsb-<u  
    j8i[ONq^  
    t|?ez4/{z  
    *][`@@->  
    设计和优化过程由两步完成： yZ7&b&2nLn  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1dY}\Sp  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 63iUi9P  
     OG~gFZr)6  
    8.系统模拟 5&g@3j]  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 o)|flI'vT  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 -/B+T>[nTb  
    • 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。 f^ZRT@`O  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,]C;sN%~}  
    C.:<-xo  
     2ACCh4(/P  
    eu|YCYj)g  
    9. 初始几何光学设计的结果 !.$I["/=  
    m,28u3@r  
    1#g2A0U,  
    L< S9  
    %Qgw7p4  
    感兴趣的优化函数 g9pZ\$J&  
    • 效率满足（>95%） yf)%%&  
    • 信噪比不满足（<30db） yF:1( 4  
    • 杂散光不满足（>5% T~?Ff|qFC  
     S>+|OCl";  
    E`JI>7  
    g'f@H-KCD  
     N];NAMp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `RT>}_j  
           68|E9^`l  
    2szPAuN+  
    Hvauyx5T  
     w(Ovr`o?9t  
    "!P3R1;%  
    感兴趣的优化函数 ;O5zUl-`  
    • 效率满足（>95%） ;C#F>SG\S  
    • 信噪比满足（<30db） w/<L Ag  
    • 杂散光满足（<5%） g axsv[W>^  
    ja'T+!k  
    11.总结 pX<`+t[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @s&71a  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !TH) +zi  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (Rh,,  
    • 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。 u#fM_>ML  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 c ]-<vkpV  
     
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