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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 zWjGGTP~3&  
     +;; fw |/  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wu 3uu1J  
    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。 L ~ 1Lv?  
    .v;2Q7X  
    2．模拟任务 Zjo9c{\  
    bXC 0f:L  
    {v]>sn;P1  
    DOE： = b)q.2'#  
    相位型衍射 SB  \ptF  
    光束整形器 xR1g  
    直径：2mmx2mm F1%' zsv  
    形状：圆形 "?avb`YU'  
    相位级次：16     *r9I 1W  
     ) mv}u~  
    mX|AptND  
    3.建模任务：入射光场 QAb[M\G  
    _B W$?:)9  
    Gl1`Nx0  
    高斯准直激光光束的光束参数 &+sO"j4<?r  
    Pv/P<i^  
    • 波长：632.8nm "_q5\]z\O  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm RKBjrSZg8  
    Q g"{F},4  
    3:=XU9p)x  
     sDbALAp +  
    4.建模任务：期望输出光场 v3]q2*`G#  
    C2Y&qX,  
    =20Q! wcu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: G_AAE#r`  
    .s2d  
    • FWHM-直径：0.5mm XU SfOf(  
    • 边缘宽度：50um /!%P7F  
    • 效率：>95% <D4)gRRo  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9:=a FP  
    • 杂散光：<5% ~CM{?{z;  
    7rhpIP2n  
     4|:{apH  
    _$=xa6YA  
    5.设计方案 S?8q.59  
    #lct"8  
    p.l]% \QI  
    • 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）。 _k j51=  
    • 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）。 :Z< 5iLq  
    "&2D6  
    k)4|%  
     jN*A"m  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  &`@Jy|N\  
     n*O/ X  
    2%@j<yS  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \8t g7Sdq  
    • 用户必须输入所需的信息 g#70Sg*d  
    - 入射场 `*N0 Lbl]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4Y)3<=kDG  
    - 系统参数 L)w& f  
    - 制造条件 r/{VL3}F_e  
    ,cm2uY  
     2nEj X\BY  
    `__CL )N|  
    7.设计过程 Ok*:;G@  
    c/x(v=LW  
    iSsy_ |  
    *2>%>qu  
    tDi=T]-bt  
    8a05`ZdP  
    Ak9W8Z}  
    设计和优化过程由两步完成： $*@mxwMQ}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3PJ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 {+r?g J  
     }7C{:H2d  
    8.系统模拟 Ot,sMRk'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T+~~w'v0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #2WBYScW0  
    • 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。 bMv9f J  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $9l3 DJ  
    <~Y4JMr"  
     Y{J/Oib  
    ]#*@<T*[  
    9. 初始几何光学设计的结果 =ecv;uu2  
    ]T*{M  
    i3Ffk+ |b  
    {Qhv HV  
    Z,d/FC#y(  
    感兴趣的优化函数 .:lzT"QXI  
    • 效率满足（>95%） O&O1O> [p1  
    • 信噪比不满足（<30db） !IGVN:E  
    • 杂散光不满足（>5% Ik}*7D  
     |MBnRR  
    #~#_) \l'F  
    ;bA9(:?  
    c~tkY!c  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V*)6!N[5  
           P!vBS "S  
    xw=B4u'z  
    @L~y%#  
     t>25IJG  
    ^QnVYTM  
    感兴趣的优化函数 [@\f 0R  
    • 效率满足（>95%） tq*Q|9j7VG  
    • 信噪比满足（<30db） ,)QmQ ^/  
    • 杂散光满足（<5%） y'+^ ME$H  
    v)pdm\P  
    11.总结 8F@6^9C  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 P/ y-K0u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 da-3hM!u+  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 `V?{  
    • 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。 pa\]@;P1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 fx}R7GN2  
     
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