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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 @ ]/AjjLt  
     v7DE  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 *7h!w!LN~  
    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。 p~9vP)74u  
    #@"<:!?z  
    2．模拟任务 |Tm!VFd  
    pGK;1gVj  
    #_(jS+lP?k  
    DOE： |jVM&R2s  
    相位型衍射 k5C@>J  
    光束整形器 hWT[L.>k  
    直径：2mmx2mm /l<<_uk$  
    形状：圆形 i}o[- S4  
    相位级次：16     FDv+*sZ  
    Ldl 5zc  
    Ns[ym>x#2  
    3.建模任务：入射光场 K"[AxB'F  
    %LZ({\5K#f  
    M>>qn_yq4  
    高斯准直激光光束的光束参数 H03jDM8Q  
    cPU/t kc  
    • 波长：632.8nm vMs$ceq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm i7utKj*57  
    NbGV1q']  
    3Bx:Ntx<  
     C,pJ`:P  
    4.建模任务：期望输出光场 -atGlu2  
    &2=dNREJ}1  
    ,ML[Wr'2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ]/B$br'O{?  
    !k/Pv\j/R  
    • FWHM-直径：0.5mm IW% |G  
    • 边缘宽度：50um QtJg ^2@  
    • 效率：>95% zKsz*xv6b  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L   
    • 杂散光：<5% `/MvQ/  
    wu4NLgkE  
     m~D&gGFt  
    .LuB\o$  
    5.设计方案 q=DN {a:  
    "/nNM{^  
    7zv1 wb  
    • 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）。 W":PG68  
    • 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）。 a<A+4uXyD  
    ]d]JXt?)i  
    + \{&2a?  
     JB&\i#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 PT5AA8F  
     vYU;_R  
    a+9 *@z2  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 QZ?=M@|f  
    • 用户必须输入所需的信息 /De^  
    - 入射场 ]l(wg]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 6Vbzd0dk  
    - 系统参数 6Kj'Zy VL  
    - 制造条件 Cua%1]"4w  
    U7DCx=B  
     ;_(PVo  
    ad_`x  
    7.设计过程 s-7RW  
    u^j {U}  
    ej O}t:}P  
    _"%B7FK  
    [*Z`Kc  
    {h KjD"?  
    I Nc^L  
    设计和优化过程由两步完成： _6Eu2|vM&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6y5A"-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 pW]4bx@E  
     x+@&(NMP5  
    8.系统模拟 Fbp{,V@F2  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 fof2 xcH!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \i[BP  
    • 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。 c0Dmq)HK?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Dr9 ?2  
    1H,g=Y4f%  
     6ITLGA  
    /n4pXT  
    9. 初始几何光学设计的结果 >z`,ch6~  
    1[*{(e  
    )!Bd6-  
    -OYDe@Wb]  
    K"V:<a  
    感兴趣的优化函数 O3.C:?;x  
    • 效率满足（>95%） G3G6IP  
    • 信噪比不满足（<30db） vwr74A.g0  
    • 杂散光不满足（>5% "|m|E/Z-9  
     =D^TK-H  
    ;_:Ool,  
    IAOcKQ3  
    G^(}a]>9  
    10. 后续IFTA优化后的结果 jb /8?7  
           &-1./?  
    T|"7sPgGR  
    ;p ]y)3  
     \NqEw@91B  
    - /c7n F  
    感兴趣的优化函数 w^1Fi8+  
    • 效率满足（>95%） 3g~^LZ66  
    • 信噪比满足（<30db） L z\UZeq  
    • 杂散光满足（<5%） )n=ARDd^e  
    !?[oIQ)h  
    11.总结 wG8Wez%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *wV[TKaN  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L "<B;u5pM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 r Db>&s3  
    • 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。 (H?ZSeWx  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 zEw >SP1,  
     
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