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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 zl8O @g  
     ;\1/4;m  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 uW4 )DT9[5  
    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。 !V/Vy/'` *  
    I_ O8 9Sgn  
    2．模拟任务 DXFU~J*  
    v0psth?qV  
    ktE~)G  
    DOE： FO[x c;  
    相位型衍射 rLP:kP'b  
    光束整形器 vZhC_G+tGd  
    直径：2mmx2mm MPaF  
    形状：圆形 B<^yT@Wc  
    相位级次：16     8<0~j  
    1{%3OG^'  
    \.!+'2!m  
    3.建模任务：入射光场 Vz4 /u|gt  
     C=k]g  
    gl.uDO%.  
    高斯准直激光光束的光束参数  8kn> ?  
    | R\PQ/)  
    • 波长：632.8nm barY13)$U  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm LsW7JIQd  
    >aw`kr  
    u?Pec:3%  
     \ B \G=Y  
    4.建模任务：期望输出光场 (%N=7?  
    {S l#z }@s  
    7\;4 d4u  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: st4WjX_Q  
     Z|t`}lK  
    • FWHM-直径：0.5mm @la/sd4`  
    • 边缘宽度：50um ,1|Qm8O  
    • 效率：>95% d1[;~)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /w|!SZB  
    • 杂散光：<5% ?ZF ~U  
    MP LgE.n  
     A-6><X's6  
    .<fn+]  
    5.设计方案 W%&gvZre.  
    p+.xye U(  
    r(qw zUI  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 qpt},yn)C  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 o&U'zaj  
    ":I@>t{H*  
    [}+h86:y  
     %tK^&rw%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 gRsV -qS  
     NsJ]Tp5!  
    xGkc_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6P$jMjs  
    • 用户必须输入所需的信息 > r %:!o  
    - 入射场 /l%+l@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Jn\@wF9xd  
    - 系统参数 h 2QJQ|7a  
    - 制造条件 [gkOwU=?  
    [Dq@(Q s'  
     C CDO8  
    .Ce0yAl~  
    7.设计过程 QJH((  
    '=V1'I*  
    AqZ()p*z  
    j6&q6C X  
    'pa8h L  
    V\m51H1mqo  
    [G<SAWFg7  
    设计和优化过程由两步完成： j>I.d+   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 p|`[8uY?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Io*mFa?  
     o4qB0h  
    8.系统模拟 qX"m"ko  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 qK jUp"  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 8mn zxtk  
    • 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。 zI& ).  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X[E!q$ag  
    ?y|8bw<  
     U|jip1\  
    FdE9k\E#/)  
    9. 初始几何光学设计的结果 +\GuZ5`  
    gk^`-`P  
    s~b!3l`gu  
    3bK=Q3N  
    w:|YOeP  
    感兴趣的优化函数 VthM`~3  
    • 效率满足（>95%） /I@`B2  
    • 信噪比不满足（<30db） Y![//tg  
    • 杂散光不满足（>5% p9Y`_g`  
     q6T>y%|FZ  
    @~j- -L  
    _s~F/G`iT  
    [E:-$R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Sd?+j;/"  
           5X}OUn8  
    J]gtgt^   
    pP^"p"<s  
     b l]YPx8  
    3BK_$Fy  
    感兴趣的优化函数 r.10b]b  
    • 效率满足（>95%） <,+6:NmT  
    • 信噪比满足（<30db） $E35 W=~)  
    • 杂散光满足（<5%） &?0hj@kd~  
    c]3^2Ag,  
    11.总结 yiAusl;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  rT!9{uK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8 huB<^  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kT ,2eel  
    • 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。 D]zpG  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 G}0fk]%\:  
     
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