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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 ppEJs  
     aw1P5aPmX  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Was'A+GZ  
    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。 1XG$ z@NN  
     G]b8]3^  
    2．模拟任务 /4yOs@#  
    !~kEtC  
    _HwpPRVP/  
    DOE： l$M$o(  
    相位型衍射 HC J;&C73&  
    光束整形器 >b'w'"  
    直径：2mmx2mm F@9Y\. ,  
    形状：圆形 ]5N zK=2{  
    相位级次：16     P2On k l  
    4KE)g  
    |B eA==  
    3.建模任务：入射光场 Yr+d1(  
    V7P6zAJy  
    P Q,+hq  
    高斯准直激光光束的光束参数 M2dmG<  
    L.kD,'G}>  
    • 波长：632.8nm w$b~x4y%  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm tR<L`?4  
    `0?^[;[u[  
    !Vb,zQ  
     Q? qjWZY  
    4.建模任务：期望输出光场 >&1um5K  
    $Buf#8)F*  
    QTYYghz  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qp\BV#E  
    X($6IL6m  
    • FWHM-直径：0.5mm vb %T7  
    • 边缘宽度：50um ?ZaD=nh$mK  
    • 效率：>95% bK<}0Ja[  
    • 信噪比（SNR）：>30dB & N;pH  
    • 杂散光：<5% FZpsL-yx^N  
    %[XY67A3I  
     Q3,=~}ZNK  
     \dTQQ  
    5.设计方案 awFhz 6   
    Jh?z=JY  
    :c=v}  
    • 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）。 HVGr-/  
    • 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）。 o!utZmk$  
    g ?V&mu  
    #X5hS w;  
     \6:>{0\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 gfm;xT/y  
     V!xwb:J  
    wLUF v(&C  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \B&6TeR  
    • 用户必须输入所需的信息 <BPRV> 0X  
    - 入射场 wyzOcx>M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GmbIFOT~  
    - 系统参数 q & b5g !  
    - 制造条件 [f/.!@sj  
    JOHR mfqR  
     d=y0yq{L  
    sPy2/7Wqd  
    7.设计过程 b=1%pX_  
    Fu%X  
    *NlpotW,f  
    f05=Mc&)  
    Y208b?=9w  
    &K *X)DAs  
    [4XC #OgA  
    设计和优化过程由两步完成： LwOJ |jA(,  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 k" YHsn  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 j#VIHCzlr  
     <0 uOq  
    8.系统模拟 9U^$.Lb  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _!!}'fMC  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Q]rqD83((  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 FJT1i@N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ru{f]|  
    }lP5 GT2  
     BS7J#8cu  
    K%gP5>y*9>  
    9. 初始几何光学设计的结果 7F(5)Utt  
    c@(1:,R  
    v"RiPHLT  
    ~;unpym'  
    OJ/SYZ.r  
    感兴趣的优化函数 *Hs*,}MS  
    • 效率满足（>95%） CCqT tp  
    • 信噪比不满足（<30db） S;=_;&68?  
    • 杂散光不满足（>5% 2*u.3,aW  
     Z^# ]#f  
    +O+<Go@a  
    }fA;7GW+9  
    =nU/ [T.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ZJ(rG((!  
           tg85:  
    ^u)rB<#BR  
    '7tBvVO_  
     m<:IFx#  
    -@M3Dwsi3  
    感兴趣的优化函数 {Q~7M$  
    • 效率满足（>95%） ~Ltr.ci  
    • 信噪比满足（<30db） JE!("]&  
    • 杂散光满足（<5%） u 9]1X1wV  
    N:x0w+Ca  
    11.总结 XmWlv{T+  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 } ` T8A  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }U[-44r:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 KDey(DN:  
    • 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。 f=`33m5  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 o| D^`Z  
     
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