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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 jy!]MAP#Gk  
     M?h{'$T  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 IEy$2f>Ns  
    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。 fg)*TR  
    XZ |L D#  
    2．模拟任务 <=7nTcO~  
    '0+I'_(  
    #AGO~#aK  
    DOE： crIF5^3Yby  
    相位型衍射 as:l1S   
    光束整形器 _s^tL2Pc  
    直径：2mmx2mm _VT{2`|})  
    形状：圆形 ]2@(^x'=  
    相位级次：16     Mgw#4LU  
    ,/+Mp  
    #EzhtuHxn  
    3.建模任务：入射光场 s1 >8uW  
    ]20:8l'  
    *LB-V%{|'  
    高斯准直激光光束的光束参数 1yE',9?  
    FAnz0p+t  
    • 波长：632.8nm Z3TCi7,m  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm zq</(5H  
    &s`)_P[  
    FvT4?7-  
     %0-oZL  
    4.建模任务：期望输出光场 $ Lstq_x+  
    SSF:PTeG>  
    H>/,Re  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0BC @wV  
    UmVn:a  
    • FWHM-直径：0.5mm j_rO_m<8  
    • 边缘宽度：50um 0OHXg=  
    • 效率：>95% K`N$nOw  
    • 信噪比（SNR）：>30dB P}Ig6^[m\  
    • 杂散光：<5% g&g:H H :  
    viG=Ap.Th  
     AJ/Hw>>$?m  
    %_E5B6xi{  
    5.设计方案 pA.orx  
    ^N<aHFF  
    [s^p P2  
    • 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）。 eW8cI)wU  
    • 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）。 .$-;`&0cZ  
    9mD dX  
    t_Eivm-,B  
     a^&"gGg  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Jzf+"%lv  
     DL,R~  
    z!6_u@^-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I '0[  
    • 用户必须输入所需的信息 X{#^O/  
    - 入射场 \/1~5mQ+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） oX)a6FXK>  
    - 系统参数 .'M.yE~5J  
    - 制造条件 2Di~}*9&  
    AIOGa<^  
     |iJz[%  
    RgoF4g+@  
    7.设计过程 w-WAgAch  
    <T7@,_T  
    auN8M.  
    l atm_\  
    TSFrv8L  
    ,zZH>P  
    :gRrM)n  
    设计和优化过程由两步完成： &H# l*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 jF6Q:`k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %u%;L+0Q[  
     eW.qMx#:od  
    8.系统模拟 wOL%otEf  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ; ]% fFcy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 PYQ  
    • 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。 Jy:@&c  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Q']'KU.  
    ){GJgk|P  
     fQ~~%#z1  
    BpA7 z/  
    9. 初始几何光学设计的结果 9hK8dJw  
    kN 2mPD/  
    dh]Hf,OLF  
    u@D5SkT  
    >7a ENKOg:  
    感兴趣的优化函数 t#M[w|5?  
    • 效率满足（>95%） MV<)qa T  
    • 信噪比不满足（<30db） :D}?H@(69  
    • 杂散光不满足（>5% 7]u_  
     ;xTMOuI*  
    b7xOm"X,N  
    gz'{l[  
    \l(}8;5}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 si%V63^lN  
           .))k  
    Fc=F2Mo?  
    iU0jv7}n  
     LU*mR{B  
    $m>( kd1  
    感兴趣的优化函数 7 HL Uk3  
    • 效率满足（>95%） ^38k xwh  
    • 信噪比满足（<30db） cJT_Qfxx  
    • 杂散光满足（<5%） 8fvKVS  
    G|?V}pZ  
    11.总结 l+(B~v  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 fX:G;vYn  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 z 4. |N  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 qYqd-R  
    • 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。 Y,n8co^  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 oM n'{+(w  
     
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