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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 u^6@!M  
     E[$"~|7|$  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 *R'r=C`  
    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。 QoLp$1O (y  
    VtP^fM^{  
    2．模拟任务 a$=BX=  
    }-Ds%L  
    e0s*  
    DOE： H1bHQB  
    相位型衍射 ON(OYXj  
    光束整形器 Dx)>`yJk$;  
    直径：2mmx2mm GGM|B}U p  
    形状：圆形 s=S9y7i(R  
    相位级次：16     %rFR:w`{  
    PL/g@a^tY  
    Oy}^|MFfA  
    3.建模任务：入射光场 9f#~RY|#m  
    Q,ez AE  
    K20,aWBq;3  
    高斯准直激光光束的光束参数 pwF+ZNo  
    XC(:O(jdA2  
    • 波长：632.8nm W)X" G3  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm C33BP}c]  
    x5w5xw  
    x/fhlf}a}=  
     jj,CBNo(  
    4.建模任务：期望输出光场 =l)D$l  
    F_U9;*f]  
    ^l:~r2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [X9T$7q#  
    {})d}dEC  
    • FWHM-直径：0.5mm 9T\uOaC"  
    • 边缘宽度：50um d/8p?Km  
    • 效率：>95% 'iM#iA8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %nS(>X<B  
    • 杂散光：<5% JpRn)e'Z  
    m/e*P*\ =  
     AZ9;6Df  
    QkFB \v  
    5.设计方案 ~|lEi1|  
    <~ Dq8If  
    l`bl^~xRo  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ;tJ}*!z W  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 pqCp>BO?O  
    sck.2-f"  
    HUFm@?  
     :[:*kbWN-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2M+}o"g  
     `@<~VWe5  
    \y(ZeNs  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l\/uXP?  
    • 用户必须输入所需的信息 a'%eyN  
    - 入射场 .GSK!1{@  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3v91yMx  
    - 系统参数 y$}o{VE{x  
    - 制造条件 A-eRL`  
    .iV-Y*3<  
     Lp7h'| ]u  
    j5gL 67B  
    7.设计过程 >1qum'  
    #AR$'TE#  
    U>i}C_7g  
    -kP$S qR~  
    ]IclA6  
    H -K%F_#  
    Kr'Yz!  
    设计和优化过程由两步完成： Hmx Y{KB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 K0{ ,*>C  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 3s0 I<cL  
     FfX*bqy  
    8.系统模拟 nK)hv95i_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V}MRdt7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;d .gVR_V  
    • 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。 gF2,Jm@"6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =D`:2k~ ,  
    >qU5(M_&L  
     l*z+<c6$_  
    8Sk$o.Gy  
    9. 初始几何光学设计的结果 -uN M_|MO  
    NdmwQJ7e"  
    ?sW}<8\  
    ".{'h  
    z[qi~&7:v  
    感兴趣的优化函数 1=_Qj}!1  
    • 效率满足（>95%） Eq=j+ch7  
    • 信噪比不满足（<30db） Ie[DTy  
    • 杂散光不满足（>5% -cWGF  
     qi['~((  
    `|<? sjY  
    < w;49 0g  
    AHU =`z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 t pa<)\7KJ  
           b"nD5r  
    TSH'OW !b  
     6lL^/$]  
     \[d~O>k2  
    lf\^!E:  
    感兴趣的优化函数 *mkVk7]c  
    • 效率满足（>95%） -6xh  
    • 信噪比满足（<30db） A: O"N  
    • 杂散光满足（<5%） BdP+>Ij  
    Y[s}?Xu]w#  
    11.总结 Ek60[a  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 <rFh93  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 MvTp%d.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 V0G[f}tm'  
    • 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。 !xU[BCbfYV  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 M}$Td_g  
     
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