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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 Xz4q^XJ  
     MT/jpx  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 B_d\eD  
    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。 6!_Wo\ _%  
    TO Hz3=  
    2．模拟任务 +iC:/CJL  
    ndD>Oc}"3  
    `Moo WG  
    DOE： |:S6Gp[\O  
    相位型衍射 eu5te0{G  
    光束整形器 W^iK9|[qp  
    直径：2mmx2mm r6F TpOF  
    形状：圆形 q=3>ij {v  
    相位级次：16     p -$C*0{  
    %* 0GEfl/  
    PtkMzhX  
    3.建模任务：入射光场 #R5\k-I  
    Kxr{Nx  
    *}vvS^c0  
    高斯准直激光光束的光束参数 !` 1h *}  
    +,spC`M6h  
    • 波长：632.8nm s* GZOz  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm wNi%u{T  
    S #GxKMO%  
    _&, A  
     Iynks,ikA  
    4.建模任务：期望输出光场 k1,k 9BK  
    jgE{JK\n4  
    Lc~m`=B  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W|2^yO,dX  
    CzV;{[?~;  
    • FWHM-直径：0.5mm ) k/&,J3  
    • 边缘宽度：50um br=e+]C Y)  
    • 效率：>95% Kyh6QA^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB  ,t 2CQ  
    • 杂散光：<5% q]{gAGe~  
    +jE)kaV%  
     1 fcV&qHR  
    A}Iyl   
    5.设计方案 7=fM}sk  
    eP~3m  
    :Ak^M~6a5  
    • 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）。 CRo'r/G  
    • 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）。 OD'~t,St  
    /K!)}f( 6  
    w5z]=dN  
     b]]k\b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Q%O9DCi  
     ,P <I<QYu  
    9,fV  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W_XFTqp^  
    • 用户必须输入所需的信息 #:" ]-u^  
    - 入射场 /eHf8l  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ;d<XcpK}  
    - 系统参数 *{?2M6Z  
    - 制造条件 &3/`cl[+  
    [g}^{ $`  
     oRd{?I&NY  
    @Xoh@:j\  
    7.设计过程 .U(6])%;@  
    -v9(43  
    )%jS9e{d  
    w8D8\`i!"  
    pW ~;B*hF  
    IRM jL.q  
    DQhHU1  
    设计和优化过程由两步完成： ;7Qem&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ZS:[ZehF  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 d '2JMdbc  
     CH+%q+I  
    8.系统模拟 zpT{!V  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >kAJS??  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?Ho$fGz  
    • 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。 <;i&-,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~oOv/1v},  
    3Dc^lfn  
     }c/#WA|b  
    Q \X_JZ  
    9. 初始几何光学设计的结果 J>dj]1I  
    bY`Chb.  
    ~(m6dPm$}m  
    Rt%Dps%  
    %|@?)[;  
    感兴趣的优化函数 Q9y|1Wg1W  
    • 效率满足（>95%） NO*~C',cI/  
    • 信噪比不满足（<30db） 9^S rOW6~  
    • 杂散光不满足（>5% Yp m*or  
     JBQ>"X^  
    Wm8BhO  
    WV}pE~  
    1slt[&4N  
    10. 后续IFTA优化后的结果 f].z.  
           0jp y c  
    ^umHuAAE  
    ,_,7c or  
     Kc9)Lzu+  
    FlS)m`  
    感兴趣的优化函数 #oGvxc7  
    • 效率满足（>95%） pfim*\'  
    • 信噪比满足（<30db） ~R|fdD/%  
    • 杂散光满足（<5%） yyR@kOGga  
    :\#]uDT2=  
    11.总结 ku^2K   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 u@wQ )^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jaThS!>v  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 k!@/|]3z  
    • 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。 YS"76FJ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0txSF^x  
     
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