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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 w$pv  
     7L!k9"X`0F  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0P|WoC X  
    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。 milU,!7J  
    .e6:/x~p*  
    2．模拟任务 ]!/1qF  
    # RtrHm  
    $ZA71TzMV  
    DOE： +iXA|L9=  
    相位型衍射 EprgLZ1B  
    光束整形器 $I_aHhKt  
    直径：2mmx2mm Q$3%aR-2  
    形状：圆形 p%}oo#%J  
    相位级次：16     | 2mEowAd  
    JLjx4B\  
    rn(T Z}  
    3.建模任务：入射光场 (*|hlD~  
    k?_Miqr  
    "2 Kh2[K  
    高斯准直激光光束的光束参数 J<'4(}^|  
    -G{}8GM  
    • 波长：632.8nm c[4Z_5B  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hp)3@&T  
    P? >p+dM  
    u|+O%s TQ  
     GSypdEBj+w  
    4.建模任务：期望输出光场 U:_&aY_  
    8tsW^y;S  
    A;h~Fx6s  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 291v R]  
    N/Z<v* i"  
    • FWHM-直径：0.5mm 8NpQ"0X  
    • 边缘宽度：50um !bQ5CB  
    • 效率：>95% vrH/Z.WD  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5)0R:  
    • 杂散光：<5% w* v%S   
    t; "o,T  
     PQ1\b-I  
    5=l Ava#  
    5.设计方案 m+CvU?)gJ  
    =YI<L8@g~  
    syMB~g  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 SFTThM]8M1  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 h"j{B  
    tlc&Wx  
    &Jq?tnNd  
     f.Jz]WXw,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 rqifjsv  
     \T>f+0=4  
    !YCYmxw#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 i,,UD  
    • 用户必须输入所需的信息 \ 3ha  
    - 入射场 wuI+$?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） hmQD-E{Ab  
    - 系统参数 p,U.5bX  
    - 制造条件 !RAyUfS  
    rT <=`9^{  
     fZ$8PMZv  
    wtaeF+u-R-  
    7.设计过程 K@6$|.bc  
    2UA h^i-^  
    FK0nQ{uB"  
    `O-$qT, _  
    C}%g(YRhb  
    X]M)T  
    a~WtW]  
    设计和优化过程由两步完成： 3}2'PC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &*r YY\I  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5_#wOz0u$  
     LsoP >vJG  
    8.系统模拟 ~}(}:#>T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 aOETmsw  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 kF`2%g+  
    • 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。 /(5 SJ(a  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >}Za)  
    Jr|"`f%V  
     }qRYXjS  
    vA*!82  
    9. 初始几何光学设计的结果 RKx" }<#+  
    N.l+9L0b  
    %TP0i#J  
    ['Hl$2 j  
    ^3^n|T7le  
    感兴趣的优化函数 P_ U[OM\  
    • 效率满足（>95%） +m^ gj:yL  
    • 信噪比不满足（<30db） UzWf_r  
    • 杂散光不满足（>5% +' QX`  
     `,3;#.[D  
    $<OX\f%  
    bODCC5yL  
    g/)mbL>=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5(]=?$$*t  
           WnyEdYA  
    AQw1,tGV  
    %A|9=x*  
     KY~p>Jmh  
    gG!L#J?  
    感兴趣的优化函数 :?S1#d_  
    • 效率满足（>95%） x* ?-KS|  
    • 信噪比满足（<30db） N7v7b<6  
    • 杂散光满足（<5%） 4"nb>tA  
    %wzDBsX  
    11.总结 <%Zg;]2H`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 J^m#984  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 wM9HZraB<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wuR Q H]N  
    • 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。 .B_LQ;0:   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >4b:`L  
     
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