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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 =]d^3bqN  
     ,2_w=<hq  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 'e85s%ru  
    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。 6Hl < ,(vn  
    <p/MyqZf  
    2．模拟任务 Ko+al{2  
    ` yYvYc  
    |(&oI(l5K  
    DOE： sJv`fjf%8  
    相位型衍射 o$t &MST?i  
    光束整形器 l1DI*0@  
    直径：2mmx2mm ? oc+ 1e  
    形状：圆形 pALJl[Cb  
    相位级次：16     OW#_ty_ul  
    -O%[!&`  
    iJ4 <f->t  
    3.建模任务：入射光场 i pwW%"6  
    w?S8@|MK  
    VfRs[ 3Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 4]EvT=Ro  
    u uSHCp  
    • 波长：632.8nm =1IEpxh%  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm bOe<\Y$  
    |,{+;:  
    |eF.ZC)QWh  
     <"A#Eok|4  
    4.建模任务：期望输出光场 nNu[c[V  
    0Gx*'B=  
    NZfd_? 3  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: H) cQO?B  
    FCAJavOGH  
    • FWHM-直径：0.5mm Y&:/~&'  
    • 边缘宽度：50um L\YZT| K(  
    • 效率：>95% @ct#s:t  
    • 信噪比（SNR）：>30dB J+i X,X  
    • 杂散光：<5% [NjajA~z>F  
    "h$D7 mL  
     sSV^5  
    H6{Rd+\Z  
    5.设计方案 @BXaA0F4  
    >j- b5g"g  
    8TI#7  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 [?|5 oaK  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 c[Yq5Bu{y  
    PK8V2Ttv  
    }^Z< dbt  
     e_^KI  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "~Us#4>  
     [RW, {A  
    1&}G+y  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 f!(cD80  
    • 用户必须输入所需的信息 0$!.c~  
    - 入射场 aC4m{F[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9a-]T=5Ee  
    - 系统参数 oR7 7`  
    - 制造条件 |NXFla  
    m8p4U-*j  
     |]I#CdO  
    CO7CNN  
    7.设计过程 uQ-WTz|*  
    X=\x&Wt  
    6mX:=Q  
     X+\0%|  
    UX?X]ZYVR  
    R+C+$?4NG  
    W%w82@'  
    设计和优化过程由两步完成： N#mK7|\c?:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 WI%zr2T  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 D=<t;+|  
     i;gw= Be  
    8.系统模拟 XPrY`,kN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 dr}O+7_7%-  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ed4_<:  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 G6f %/m`  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 l8eT{!4  
    {3jm%ex  
     CR P7U  
    9.^-us1  
    9. 初始几何光学设计的结果 WReYF+Uen  
    (gFQ K[  
    TZ)(ZKX*R  
    VNr!|bp5  
    4+ykE:  
    感兴趣的优化函数 /%c+ eL}l  
    • 效率满足（>95%） G;87in ,}  
    • 信噪比不满足（<30db） lrM.RM96  
    • 杂散光不满足（>5% bwv/{3G,Ys  
     W5 M ]  
    3ZLr"O1l)  
    d91I  
    m/SJ4op$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ov F8&*A  
           aU,0gvI(}  
    }mkA Hmu4  
    i G?w;  
     yOn H&Jj  
    )cf p(16  
    感兴趣的优化函数 `\4RFr$  
    • 效率满足（>95%） ;F" kD  
    • 信噪比满足（<30db） $yP'k&b!  
    • 杂散光满足（<5%） ? Yynd  
    e/g<<f-  
    11.总结 vY8WqG]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 s:qxAUi\/  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Q%_!xQP`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 g^Ugl=f,  
    • 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。 p7?CeyZ-V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 UtHmM,*I  
     
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