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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 \ofWD{*j  
     mz$)80ly  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 CB_ww=  
    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。 Oya:{d&=  
    piKYO+;W'  
    2．模拟任务 d.Wq@(ZoA  
    $*w]]b$Dn  
    z(b0U6)qQ  
    DOE： AdBB#zd  
    相位型衍射 8oiO:lyLSt  
    光束整形器 >]K:lJ]l  
    直径：2mmx2mm VM=A#}  
    形状：圆形 %EkV-%o*  
    相位级次：16     l)tK/1 W  
    &x6Z=|Ers  
    {R<0 'JU  
    3.建模任务：入射光场 2L"$p?  
    &XAG| #  
    g$ bbm}6S  
    高斯准直激光光束的光束参数 h6J0b_3h4  
    Z Ear~  
    • 波长：632.8nm tQ0iie1Ys  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm j#L"fW^GM  
    4M4Y2f BH  
     h0}r#L  
     '-C%?*ku  
    4.建模任务：期望输出光场 !SRElb A;i  
    &Ui*w%  
    Ilt!O^  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,dn6z#pb+  
    u&{}hv&FY  
    • FWHM-直径：0.5mm YZ>L\  
    • 边缘宽度：50um (ndXz  
    • 效率：>95% Mbbgsy3W  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^w]N#%k\H  
    • 杂散光：<5% PNy)TqdRS  
    3j<:g%5  
     1eQfc{[g  
    |NuX9!S  
    5.设计方案 :yg:sU  
    D<=x<.  
    ;MRK*sfw{  
    • 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）。 cHqT1EY  
    • 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）。 'dJ#NT25  
    obA}SF  
    ]?KTw8j}  
     i,#j@R@.C7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 udw>{3>  
     2"0q9Jg  
    JF{yhx,+ p  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +,oEcCi  
    • 用户必须输入所需的信息 g-G;8x'n  
    - 入射场 D*7JE  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Y]>!uwn  
    - 系统参数 hF m_`J&"  
    - 制造条件 z}Y23W&sX  
    Ek'~i  
     4wLN#dpeEy  
    A'A5.\UN  
    7.设计过程 b!(ew`Y;  
    BY*{j&^  
    Oz8"s4Y7  
    Vo1,{"k  
    z= \y)'b  
    #fB&Hv #s7  
    ;/-v4  
    设计和优化过程由两步完成： I^}q;L![\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~H<oqk:O-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 =*paa  
     d7, ZpHt  
    8.系统模拟 *[VO03  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Myj 5qh  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 j?c"BF.  
    • 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。 .\Z/j  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 d6(R-k#B  
    g+( Cs  
     {@1;kG  
    uGXN ciEp`  
    9. 初始几何光学设计的结果 -4 *94<  
    &# [w*t(A  
    c#)!-5E~H  
    J\06j%d,  
    4lM)ZDg  
    感兴趣的优化函数 X667*L^  
    • 效率满足（>95%） E&;[E  
    • 信噪比不满足（<30db） [ADSGnw  
    • 杂散光不满足（>5% Uz4!O  
     JD\yl[ac%  
    p :v'"A}  
    qG lbO  
    Fx@ovI- 5  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !xE /  
           ]VKM3[   
    7d m:L'0  
    A{Kc"s4fO  
     Tasmbo^mAF  
    |2L|Zp&  
    感兴趣的优化函数 @Sr{6g*I  
    • 效率满足（>95%） ?&gqGU}  
    • 信噪比满足（<30db） ^uWPbW&/q  
    • 杂散光满足（<5%） kT@m*Etr{  
    y 4 wV]1  
    11.总结 m{v*\e7 P  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :CeK 'A\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 K'6NW:zp~  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 JJQS7,vG  
    • 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。 9mmkFaBQ  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $yn7XonS  
     
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