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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 _o9axBJs  
     wnC-~&+6  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ~ g!!#ad  
    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。 n1; a~0P  
    =bh: U90y  
    2．模拟任务 62ru%<x=  
    v9 \n=Z  
    i1x4$}  
    DOE： Z=8&`  
    相位型衍射 to: ;:Goa  
    光束整形器 K1X-<5]{  
    直径：2mmx2mm ';G/,wB?`  
    形状：圆形 t<te{yt%  
    相位级次：16     -o~zb-E  
    c!HGiqp  
    2D%2k  
    3.建模任务：入射光场 V(Pw|u" e  
    !%$[p'  
    Y*@7/2,  
    高斯准直激光光束的光束参数 T"P}`mT  
    9X*Z\-  
    • 波长：632.8nm Aq(cgTNW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm s 4rva G@a  
    (^W}uDPCB  
    %( OP  [  
     AO`@ &e]o  
    4.建模任务：期望输出光场 hbYstK;]Z  
    D 6'd&U{_  
    :JSxsA6 k  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7[=G;2<  
    jS]Saqd  
    • FWHM-直径：0.5mm & PXT$x[i  
    • 边缘宽度：50um *Z"cXg^ti  
    • 效率：>95% \X\< +KU  
    • 信噪比（SNR）：>30dB D?y-Y  
    • 杂散光：<5% ^nZ=B>Yn2  
    * 4J!@w  
     8L:AmpQdpA  
    D)G oWt  
    5.设计方案 TAh'u|{u2  
    A)~ oD_ooQ  
    ( !@gm)#h  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 RCfeIHL  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 )7Hx <?P  
    KPy)%i  
     R<1%Gdz  
     9.xb-m7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 j8Mt"B  
     2wO8;wiA  
    78]*Jx>L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 fwUvFK1G  
    • 用户必须输入所需的信息 j+'ua=T3  
    - 入射场 M p <r`PM2  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） )}$rgYKJ  
    - 系统参数 3VU4E|s>  
    - 制造条件 hTO5*5]0zP  
    +D @B eQu  
     'r=2f6G>cP  
    hwk] ;6[  
    7.设计过程 P_jav 0j7g  
    :BR_%$  
    gjD|f2*x  
    #5y+gdN  
    <gX({FA  
    uN?Lz1W\;  
    k2lo GvBJ  
    设计和优化过程由两步完成： MYV3</Xj*  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dR i6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 C<C^7-5  
     wGMoh.GTh  
    8.系统模拟 1r4NP  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 m%eCTpYo  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1LFad>`  
    • 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。 [e\IHakj  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 q%bFR[p<*  
    @lM-+q(tl  
      \aof  
    iiuT:r  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~%tVb c  
    [< 9%IGH  
    Uun0FCA>  
    <Ed;tq  
    r9-ayp#pC  
    感兴趣的优化函数 7H6Ge-u  
    • 效率满足（>95%） KN@ [hb7%  
    • 信噪比不满足（<30db） M-;Mw Lx  
    • 杂散光不满足（>5% 3 P75:v  
     !iHC++D  
    |$\1E+  
    NH5sV.vvc  
    H{_D#It  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Q<szH1-  
           WJ8osWdLu  
    3y$6}Kp4?  
    -1$z=,q'  
     MowAM+?^}  
    zNGUll$  
    感兴趣的优化函数 /J"fbBXwY  
    • 效率满足（>95%） GXLh(d!C  
    • 信噪比满足（<30db） v}5YUM0H`  
    • 杂散光满足（<5%） i,;a( Sy4  
    r4K_Wp  
    11.总结 %Y/;jC Y  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 rkh%[o 9"/  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1QhQ#`$<1  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3KeY4b!h  
    • 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。 qfAnMBM1@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ON{a'H  
     
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