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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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    科学家
     
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    光币
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    光券
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    只看楼主 倒序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 ,f$ftn\~j/  
     ivvm.7{  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 6*s:I&  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 vAzSpiv-  
    MS& 'Nj  
    2．模拟任务 iZ9ed ]mf  
    lI;ACF^  
    S5e"}.]|  
    DOE： 0F<$Zbe2B  
    相位型衍射 mA4]c   
    光束整形器 fz<GPw  
    直径：2mmx2mm u2cDSRrqT  
    形状：圆形 hlGrnL  
    相位级次：16     -_irkpdC[  
    %18%T{|$e  
    d?A!0 ;(*  
    3.建模任务：入射光场 B>%;"OMp  
    7%5EBH &  
    WNF#eM?[a  
    高斯准直激光光束的光束参数 {Z#=ppvs  
    > mEB,  
    • 波长：632.8nm 3zzl|+# 6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Amv:dh  
    ]\*_}  
    &e99P{\D  
     7Jn%c<s  
    4.建模任务：期望输出光场 ITfz/d8  
    /-Nq DRmJ  
    qb +Gjgp  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Y, {pG]B$w  
    7,FhKTV1/  
    • FWHM-直径：0.5mm `( _N9.>B  
    • 边缘宽度：50um unt{RVR%  
    • 效率：>95% , nW)A/?}  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9S8V`aC  
    • 杂散光：<5% yw*| HT  
    af|x(:!H  
     URj2 evYW  
    F-GH?sfvi  
    5.设计方案 -(9TM*)O  
    l]S%k&  
    d bHxc@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）。 b&*N  
    • 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）。 o`{^ptu1q  
    !H~PF*,hY  
    UHX,s  
     ?P(U/DS8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 UL`% Xx  
     ]4]AcJj  
    x2tcr+o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 kn}bb*eZ  
    • 用户必须输入所需的信息 .yQ<  
    - 入射场 R[}fr36>/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） N$M:&m3^  
    - 系统参数 6\xfoy|j  
    - 制造条件 OXF/4Oe  
    t]8nRZ1  
     'k/:3?R  
    `Af5%m[  
    7.设计过程 =" pNE#  
     BF /4  
    )3)x/WM  
    (= W u5H  
    p:3 V-$4X  
    synueg  
    ;OSEMgB1  
    设计和优化过程由两步完成： >9t+lr1   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4tz@?T Cb  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fwv.^k x  
     x]vyt}oCmk  
    8.系统模拟  yHn8t]{  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 IgPU^?sp  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 jfpbD /  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 =h[;'v{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >f(M5v(D\  
    p%IVWeZnx  
     wQojmmQ  
    :Jo[bm  
    9. 初始几何光学设计的结果 "89L^I  
    (8Te{Kh'  
    ;n.SRy6  
    .cB>ab&  
    rN`-ak  
    感兴趣的优化函数 ftP]WGSS>  
    • 效率满足（>95%） fK+[r1^  
    • 信噪比不满足（<30db） ]P)2Q!X  
    • 杂散光不满足（>5% (>`S{L C>s  
     [#+klP$  
    m.c2y6<=  
    1l\. >H\E  
    "B*UZ.cC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 C^*}*hYk$  
           $LOf2kn  
    dm"|\7  
    ~{q; - &  
     =Q4Wr0y><]  
    r=<1*u  
    感兴趣的优化函数 wN:vI(C  
    • 效率满足（>95%） 6yXN7L==x  
    • 信噪比满足（<30db） ET\rd5Po  
    • 杂散光满足（<5%） UDV6 ##$  
    pXK-,7-  
    11.总结 _vUId?9@+e  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =:m6ge@C&H  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _ _[bKd.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a<P?4tbF  
    • 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。 DlQ*'PX7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 VEBvS>i*  
     
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