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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$ z!wV  
     7^X_tQf  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ZA@"uqa6b  
    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。 {Vu:yh\<  
    6E4L4Vb  
    2．模拟任务 `d#_66TLr  
    "// 8^e%Xo  
    AOUO',v  
    DOE： P .(X]+  
    相位型衍射 ~;Kl/Z  
    光束整形器 aa]v7d  
    直径：2mmx2mm NebZGD2K  
    形状：圆形  t/(j8w  
    相位级次：16     Pw.+DA  
    z8MYgn 7  
    -&tiM v  
    3.建模任务：入射光场 XE\bZc  
    <{uIB;P  
    ')<$AMy1  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;Yj&7k1  
    d a9 *>+[  
    • 波长：632.8nm i[J',  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +[+ Jd)Z  
    RL9P:] ^  
    |JQ05nb  
     a}\JA`5;)Z  
    4.建模任务：期望输出光场 =h{2!Ah7 X  
    >O=V1  
    K2Zy6lGOZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |{Q,,<C  
    u{ /gjv  
    • FWHM-直径：0.5mm )=@ XF0  
    • 边缘宽度：50um 0g\&3EvD  
    • 效率：>95% e#^by(1@}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A:Z:&(NtE:  
    • 杂散光：<5% eKOTxv{  
    ]=Q'1%  
     3WS % H17  
    !5-[kG&  
    5.设计方案 I'wAgf6W  
    2rM i~8 T  
    K9=_}lS@'  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 X(9Ff=0.~  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 g&V.o5jIhc  
    EzaOg|  
    wwz<c5  
     sM K/l @7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 pV8,b   
     }2S \-  
    <[bDNe["?  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .wywO|  
    • 用户必须输入所需的信息 kcb'`<B  
    - 入射场 sh 1fz 6g  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A 3l1$t#w  
    - 系统参数 I$&/?ns@O  
    - 制造条件 -~g3?!+Hb  
    Yu=^`I  
     >J1o@0tk  
    =zKp(_[D  
    7.设计过程 TH-^tw  
    !8$}]uWP  
    Y~6pJNR  
    6-~  
    7~&Y"&  
    g=.5*'Xlp  
    Dcf`+?3  
    设计和优化过程由两步完成： }|d:(*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?#'qY6 ^  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 BI s!  
     tXx9N_/  
    8.系统模拟 \ gN) GR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 c8u0\X,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1Sy#*  
    • 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。 vR,'':  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *=8)]_=f  
    M\%{!Wzo8  
     `e bB+gI  
    ! 9e>J  
    9. 初始几何光学设计的结果 @l8?\^N  
    v7-'H/d.  
    BC+HP9<]  
    ">o/\sXeH  
    1L0ku@%t9Y  
    感兴趣的优化函数 ?OSd8E+itM  
    • 效率满足（>95%） \yqiv"'  
    • 信噪比不满足（<30db） -} (W=r\  
    • 杂散光不满足（>5% IO+z:D{  
     l @Ki`if  
    ~?p > L  
    o.Q9kk? L  
    Z`W.(gua  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \@xnC$dd/  
           (7IF5g\  
    m H?hzxa+  
    zR4huo  
     I4*N  
    oTL "]3`'  
    感兴趣的优化函数 l*eA ?Qz  
    • 效率满足（>95%） Zj JD@,j  
    • 信噪比满足（<30db） ]:njP3r  
    • 杂散光满足（<5%） bY<"$);s  
    IH0Uq_  
    11.总结 \8pbPo=x  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 eZv0"FK X  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4eKJ\Q=nX5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #G,e]{gs  
    • 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。 iPIA&)x}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $$4% .J26Z  
     
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