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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 k;KdW P  
     N$#\Xdo  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 DQ80B)<O  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 #*^+F?o,(  
    RUo9eQIPD  
    2．模拟任务 h-QLV[^  
    J2M(1g)t9  
    Mvcfk$pA  
    DOE： D/ Dt   
    相位型衍射 Adx`8}N8  
    光束整形器 sWqM?2g  
    直径：2mmx2mm $kPHxD!"  
    形状：圆形 ]Kh2;>= Xj  
    相位级次：16     | C+o;  
    +!yX T C  
    6v732;^  
    3.建模任务：入射光场 !mnUdR|>(  
    DBgMC"_   
    (K<9h L+X  
    高斯准直激光光束的光束参数 uY#TEjGh]  
    [hh/1[   
    • 波长：632.8nm Q8nId<\(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm <02m%rhuW  
    JAjku6  
    8%:]W^  
     9pD 7 f`  
    4.建模任务：期望输出光场 57I}RMT"  
    \'v(Xp6  
    BmBz}:xMez  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ng=ONh  
    I 3$dVls}  
    • FWHM-直径：0.5mm `/IKdO*!S  
    • 边缘宽度：50um h<l1U'Bn7  
    • 效率：>95% mUP.rb6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB T.:+3:8|F  
    • 杂散光：<5% @N.jB#nEb  
    Acm<-de  
     A\sI<WrH  
    rf K8q'@  
    5.设计方案 U1R4x!ym4  
    -:Rp'SJ  
    g@ith&*=h  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 wdas1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 =;L*<I  
    kxB.,'  
    5Av=3[kh"%  
     BlC<`2S  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7jG(<!,  
     |oFAGP1  
    z j{s}*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 LHYLC>J  
    • 用户必须输入所需的信息 c-4STPNQi  
    - 入射场 4=<*Vd`p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3iNkoBCg  
    - 系统参数 Xyx"A(v^l  
    - 制造条件 l.=p8-/$'7  
    K\?]$dK5  
     | A)\ :  
    ^TdZ*($5  
    7.设计过程 e":G*2a  
    k!L@GQ  
    *%FA:Y  
    gE7L L=x  
    (P|pRVO  
    ;{Ux_JEg  
    *f+: <=i  
    设计和优化过程由两步完成： M[]A2'fS  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ['qnn|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #1nJ(-D+  
     HLK@xKD<  
    8.系统模拟 Sm{>rR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 t#E}NR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 fxQN+6;  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 %yS3&Ju  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `)$_YZq|SR  
    b7:0#l$  
     N:5[,O<m_  
    6sfwlT  
    9. 初始几何光学设计的结果 =6nD sibf  
    dl]#  
    n~IVNB*  
    ed!>)Cb  
    9)dfL?x8V{  
    感兴趣的优化函数 UK[v6".^h  
    • 效率满足（>95%） aptY6lGv-|  
    • 信噪比不满足（<30db） G=9d&N  
    • 杂散光不满足（>5% gXFWxT8S  
     } ?@5W,  
    R!\EK H  
    \_6OCVil  
    +>f<EPGn  
    10. 后续IFTA优化后的结果 HfNDD| Zz  
           #\rwLpC1u  
    (=x"Y{%  
    / +K?  
     },$0&/>ft  
    (]2H7X:b  
    感兴趣的优化函数 >pL2*O^{9  
    • 效率满足（>95%） p*QKK@C  
    • 信噪比满足（<30db） d I'SwnR  
    • 杂散光满足（<5%） CB\{!  
    }ut]\]b  
    11.总结 7*o*6,/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 &]6) LFm  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {}~:&.D  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $^/0<i$   
    • 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。 6aft$A}XnD  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m!n/U-^  
     
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