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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 r>>4)<C7J  
     *Ce8( "v,  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 <yoCW?#  
    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。 Sckt gp8  
    -\6";_Y  
    2．模拟任务 BLepCF38  
    \d"uR@$3mG  
    F!>92H~3G  
    DOE： .C 6wsmQ  
    相位型衍射 T<jo@z1UL  
    光束整形器 X@["Jjp  
    直径：2mmx2mm /~8<;N>,+  
    形状：圆形 G{ |0}  
    相位级次：16     CMcS4X9/}  
    ?g ~w6|U(r  
    ?Aq \Gr  
    3.建模任务：入射光场 P"Scs$NOU?  
    &Zzd6[G+  
    &J]|pf3m  
    高斯准直激光光束的光束参数 Mk3~%`  
    QbN7sg~~  
    • 波长：632.8nm xr;:gz!h  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm K)D5%?D  
    ~BUzyc%  
    @Sik~Mm_h  
     mY)Y47iL  
    4.建模任务：期望输出光场 =6sA49~M  
    M1Frn n  
    n#US4&uT4A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: b0PQ;?R#V  
    l[,RA?i {  
    • FWHM-直径：0.5mm j O-H 1@;  
    • 边缘宽度：50um N!W# N$  
    • 效率：>95% +zl2| '  
    • 信噪比（SNR）：>30dB LH:M`\(DL1  
    • 杂散光：<5% V(?PKb-w)  
    z PW[GkD  
     %8L>|QOX  
    #NvL@bH  
    5.设计方案 ]_hrYjX;  
    1#Ls4+]5  
    J{69iQ  
    • 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）。 |}?o=bO  
    • 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）。 lI)RaiMr=  
    @) \{u$  
    ycD}7  
     ZH1W#dt`[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 O(_a6s+m  
     K> rZJ[a  
    AZHZUd4  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #W]4aZ1  
    • 用户必须输入所需的信息 @W|N1,sp  
    - 入射场 eZck$]P(6H  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 2 1LJ3rW_  
    - 系统参数 US.7:S-r"  
    - 制造条件 +=N!37+G  
    lMQ_S"  
     #s}cK  
    2w7PwNb*32  
    7.设计过程 >l>;"R9N  
    4/Mi-ls_  
    NDqvt$  
    AB:JXMyK  
    O^2@9 w  
    xMpQPTte  
    @[=K`n:n_  
    设计和优化过程由两步完成： Eq\PSa=gz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 D,c53B6M  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `w;8xD(  
     XMLJ X~  
    8.系统模拟 oPbxe  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }~akVh`3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $ Ith8p~  
    • 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。 !EuqJjh  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C||9u}Q<  
    {!/ha$(  
     q b[UA5S\`  
    zZhA]J  
    9. 初始几何光学设计的结果 01_*^iCf5  
    O^L#(8bC  
    2BGS$$pP  
    &hSABtr}  
    [#3*R_#8R  
    感兴趣的优化函数 X%sMna)  
    • 效率满足（>95%） M];?W  
    • 信噪比不满足（<30db） *^@{LwY\M  
    • 杂散光不满足（>5% Y+kfMAv  
     W[R^5{k`  
    L T2UY*  
    +{5y,0R  
    :,f~cdq=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,SQ`, C _5  
           )[]*Y]vSx  
    :p|wo"=@Ge  
    w{$X :Z  
     {~y,.[Ga  
    Y48MCL  
    感兴趣的优化函数  <j<V{Wc  
    • 效率满足（>95%） bgNN0,+8  
    • 信噪比满足（<30db） .:U`4 ->E  
    • 杂散光满足（<5%） +! F+m V9  
    ~TvKMW6/#  
    11.总结 v"I#.{LiH=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {pR4+g  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 O'L9 s>B  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5X1z^(   
    • 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。 -H+<81"B#  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6 *GR_sMm  
     
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