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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 'kZ,:.v  
     ijF_ KP'  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 KeQcL4<  
    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。 G:=hg6 '  
    `@h|+`h  
    2．模拟任务 dq[h:kYm  
    ;hX(/T  
    !LI<%P)  
    DOE： n~*".ZC'Y  
    相位型衍射 <=q} Nd\  
    光束整形器 _95296  
    直径：2mmx2mm }~XWtWbd-  
    形状：圆形 `a& kD|Yh  
    相位级次：16     zN4OrG 0  
    Zh<;r;2  
    @^W`Yg)C  
    3.建模任务：入射光场 *x"80UXL  
    kz"uTJK  
    e<L@QNX  
    高斯准直激光光束的光束参数 KQdIG9O+6  
    V)`2 Kw  
    • 波长：632.8nm L[ G O6l  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm S\e&xUA;|  
    V8?}I)#(7  
    ,S8K!  
     SA x9cjj+  
    4.建模任务：期望输出光场 WlMcEje  
    *gbK :*_J  
    >gk_klLh  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :gh[BeqQ)  
    _IYaMo.n  
    • FWHM-直径：0.5mm Ej(J j\  
    • 边缘宽度：50um ji"g)d6  
    • 效率：>95% Y`|+sND  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }htjT/Nm  
    • 杂散光：<5% G6sK3K  
    `Lf'/q   
     Aw o)a8e  
    \hB BG8=&  
    5.设计方案 >qjV{M  
    rl*O-S/  
    mPV<a&U  
    • 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）。 P3$eomX'  
    • 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）。 *Z5^WHwg  
    X%1TsCKMj  
    a&y^Ps6=  
     l]nt@0+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 k*.]*]   
     RU)35oEV|  
    ]b/]^1-(b  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 NR{wq|"  
    • 用户必须输入所需的信息 C$3*[  
    - 入射场 *2'8d8>R%]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @fL ^I&++  
    - 系统参数 o u|emAV  
    - 制造条件 )?L=o0  
    0J)s2&H  
     Wgq|Q*  
    fV(3RG  
    7.设计过程 !d* [QD8  
    GXNf@&  
    .1x04Np!  
    Kz4S6N c  
    :QCL9QZ'  
    yC,/R371k  
    `+J Fvn!  
    设计和优化过程由两步完成： yqK4 "F&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 c}x1-d8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 G7-BeA8  
     z`y9<+  
    8.系统模拟 {Z.6\G&q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 kmuksT\)a  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dj|5'<l2  
    • 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。 97}]@xN=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 B{-7  
    'm%{Rz>j  
     73WSW/^F  
    dn6B43w  
    9. 初始几何光学设计的结果 eE;tiX/  
    \>L,X_DL  
    3:%k pnO  
    A 5?"  
    7*'/E#M  
    感兴趣的优化函数 yoi4w 7:  
    • 效率满足（>95%） N!A20Bv  
    • 信噪比不满足（<30db） 'nJF:+30ZH  
    • 杂散光不满足（>5% )n/%P4l  
     #%"q0"  
    WKf<% E$  
    #F*|@  
    &{iC:zp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \?:L>-&h8  
           w7nt $L5  
    @0`A!5h?u  
    e_BG%+;G,  
     ffCDO\i({  
    =O/Bte.  
    感兴趣的优化函数 x "W~m.y$h  
    • 效率满足（>95%） ~iw&^p|=K  
    • 信噪比满足（<30db） ^-;S&=  
    • 杂散光满足（<5%） vccWe7rh  
    )cf i@-J+#  
    11.总结 G#iQX`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &9k~\;x  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]{-.?W*$  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4Nm>5*]  
    • 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。 ?0b-fL^^+l  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 P{L=u74b{x  
     
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