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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 64zO%F*  
     d[ {=/~0  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 UY>{e>/H9  
    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。 =. OW sFv  
    D b(a;o   
    2．模拟任务 'zRd?Z>%  
    F2+lwycY  
    /@on=~  
    DOE： mQ1QJ_;  
    相位型衍射 WukCE  
    光束整形器 BhNwC[G?m  
    直径：2mmx2mm n) `4*d$`  
    形状：圆形 @ /c{gD  
    相位级次：16     egKYlfe"  
    =(zk-J<nY  
    G.c s-f  
    3.建模任务：入射光场 mb?yG:L=0b  
    EMJ}tvL0Tp  
    UlQ}   
    高斯准直激光光束的光束参数 %#|S  
    -Xx,"[sN\w  
    • 波长：632.8nm X/'B*y'=U  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ,P5HR+h  
    Cvi-4   
    >Utn[']~  
     ~l.]3wyk  
    4.建模任务：期望输出光场 g"<kj"  
    ;Q-sie(#  
    P]INYH  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: w=O:|Xu#*  
    US4X CJxB  
    • FWHM-直径：0.5mm :qw:)i  
    • 边缘宽度：50um O+(Z`,^  
    • 效率：>95% w[loV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB YIjBKh  
    • 杂散光：<5% ./.E=,j  
    At.WBa3j%{  
     R?^FO:nM%!  
    >uxak2nM-  
    5.设计方案 #F[6$. Gr  
    -3ha LdRk6  
    l--xq^,`o]  
    • 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）。 Z=n& fsE  
    • 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）。 `[Kh[|  
    cLJ|VD7  
    \:^$ZBQr<n  
     0p&:9|'z  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 bm(0raugs  
     <@e6zQG  
    _MnMT9  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 b(K.p?bt  
    • 用户必须输入所需的信息 IRXpk 6|  
    - 入射场 &V iIxJZ1$  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） SlsMMD  
    - 系统参数 &`t-[5O\  
    - 制造条件 >P+V!-%#  
    #P18vK5  
     #S_LKc  
    ;I]TM#qGF  
    7.设计过程 Km pX^Se[  
    u~% m(  
    (w4#?_  
    5+giT5K*h  
    T%- F,i  
    Xs*~ [k'  
    c[J#Hc8;  
    设计和优化过程由两步完成： -mcLT@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Zo'lvOpyZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Eq'YtqU  
     Nf1) 5  
    8.系统模拟 K\=bpc"Fy  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 eBtkTWx5[/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  LlnIn{C  
    • 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[-,EA9  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 l AE$HP'o  
    [Zi\L>PHO  
     *)g*5kKN  
    CK'Cf{S  
    9. 初始几何光学设计的结果 xLq+n jH E  
    dax|4R  
    ~d){7OG  
    irgjq/&d  
    [uZU p*.V  
    感兴趣的优化函数 q>!T*BQ  
    • 效率满足（>95%） 9]7+fu  
    • 信噪比不满足（<30db） DlfXzKn;  
    • 杂散光不满足（>5% &> }MoB  
     A7~)h}~   
    T|ZT&x$z  
    T JLz^%t  
    *E+) mB"~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4$SW~BpQ  
           H*;J9{  
    G@ed2T  
    r3p fG  
     {%b>/r  
    f5mk\^  
    感兴趣的优化函数 -D38>#Y  
    • 效率满足（>95%） {l\v J#r:  
    • 信噪比满足（<30db） r(J7&vR}h  
    • 杂散光满足（<5%）  nPvR  
    B>YrDJUN  
    11.总结 Scxf5x-  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 bZ )3{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2!{CNt.-  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 d=N5cCqq  
    • 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。 &{ntx~Eq  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >(:KEA  
     
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