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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 5W/!o&x~7  
     }{>)2S  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 y]|Hrx  
    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。 b&:>v9U  
    shjc`Tqm  
    2．模拟任务 ^):m^w.  
    `.3!  
    u6o:~=WwM  
    DOE： 6"@+Jz  
    相位型衍射 , 'WhF-  
    光束整形器 VOc_7q_=  
    直径：2mmx2mm O;RsYs9  
    形状：圆形 {"X n`@Y  
    相位级次：16     #+)AIf  
    nY(>|!  
    N{L'Q0!  
    3.建模任务：入射光场 "`P/j+-rt  
    hV5Aw;7C  
    r{y&}gA  
    高斯准直激光光束的光束参数 N$1ZA)M  
    V +#Sb  
    • 波长：632.8nm r!H'8O!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Dqss/vwV  
    0vN<0  
    (Fc\*Vn  
     RbPD3& .  
    4.建模任务：期望输出光场 <a9<rF =r  
    B|%(0j8  
    DONXq]f:,"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gDHgXD D_b  
    FT.6^)-  
    • FWHM-直径：0.5mm 8 MIn~  
    • 边缘宽度：50um t%@sz  
    • 效率：>95% { Ju  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &PY~m<F  
    • 杂散光：<5% ~s.~X5  
    W?y7mw_S  
     kKbq?}W[  
    |wF_CZ*1  
    5.设计方案 bf1Tky=/  
    t8vR9]n  
    5%H(AaG*q  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 a%\6L  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 iBCZx>![;  
    C\%T|ZDE  
    [bE-Uu7q5P  
     _~q!<-Z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 MW^(  
     yT[CC>]l  
    9f UD68Nob  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 m+66x {M2c  
    • 用户必须输入所需的信息 0r<?Ve  
    - 入射场 T@K= * p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <x&0a$I  
    - 系统参数 0tA~Y26  
    - 制造条件 Sq#AnD6To  
    4XL$I*;4  
     uD'yzR!]+  
    TA2HAMx)  
    7.设计过程 O|Sbe%[*wW  
    !H)$_d \uj  
    |3LD"!rEx  
    4OX2GH=W  
    ;_$Q~X  
    5OHg% ^  
    L{pz)')I  
    设计和优化过程由两步完成： @`Fv}RY{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b#uNdq3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 }I}/e v  
     C ~e&J&zh  
    8.系统模拟 Uu_g_b:z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 e>$d*~mwn  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ni2GZ<1j  
    • 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。 Q!9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 7pllzy  
    bEQy5AX  
     <bSG|VqnH  
    `i!BXOOV{  
    9. 初始几何光学设计的结果 /D d.C<F  
    >-&B#Z^,  
    A&?8 rc  
    5taR[ukM  
    R"wBDWs  
    感兴趣的优化函数 %>p[;>jW  
    • 效率满足（>95%） QJ i5 H  
    • 信噪比不满足（<30db） fMpxe(  
    • 杂散光不满足（>5% |~K 5]  
     Z Zs@P#]  
    5VS};&f  
    /M : 7  
    ^cUmLzM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 M2kvj'WWq  
           V jdu9Ez  
    ._E 6?  
    | 2Vhj<6  
     c>|1%}"?  
    qix$ }(P  
    感兴趣的优化函数 VGY x(  
    • 效率满足（>95%） ndmsXls  
    • 信噪比满足（<30db） 8t;vZ&  
    • 杂散光满足（<5%） elqm/u  
    JRw<v4pZ  
    11.总结 YujR}=B!/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "[QQ(]={  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -l Y,lC>{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 *b}/fG)XZ  
    • 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。 BS.5g<E2q  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "u.'JE;j  
     
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