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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 /QEiMrz@6  
     XhPe]P  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 e hA;i.n  
    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。 w2xG_q  
    @;?T~^nGj  
    2．模拟任务 ZY56\qcY  
    )=DGdI Et  
    =-o'gL  
    DOE： Ou>vX[{  
    相位型衍射 A4QcQ"  
    光束整形器 S{K0.<,E  
    直径：2mmx2mm  P5gN#G  
    形状：圆形 DE IB!n   
    相位级次：16     T{}fHfM  
    9Ok9bC'?8@  
    9*:gr#(5  
    3.建模任务：入射光场 ayBRWT0  
    /(8a~f&%r  
    -ti{6:H8  
    高斯准直激光光束的光束参数 b5:op@V  
    dC<LDxlv  
    • 波长：632.8nm ,Os? f:Y6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm y3<Y?M4  
    HWm#t./  
    A!63p$VT;  
     /1`cRyS  
    4.建模任务：期望输出光场 ]P[%Mhg^  
    C;~*pMAYe  
    Hk7K`9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: PNeh#PI 6)  
    X _$a,"'~)  
    • FWHM-直径：0.5mm $c&0F,   
    • 边缘宽度：50um A-ZmG7xk  
    • 效率：>95% q/1Or;iK  
    • 信噪比（SNR）：>30dB  st 'D  
    • 杂散光：<5% =xianQ<lK  
    :"o o>  
     nIfCF,6,  
    c6Q(Ygc  
    5.设计方案 k#:2'!7G  
    X%9*O[6{  
    -p-0;Hy  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Vga-@  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 7L:7/  
    R \s!*)  
    W}'WA  
     _w ]4~V9  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ] q~<=   
     +7}iu/B!9  
    v$w++3H  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7 boJ*  
    • 用户必须输入所需的信息 KbxR Lx]w  
    - 入射场 R,@g7p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8Og3yFx[rt  
    - 系统参数 !#?kWAU  
    - 制造条件 yy(A(}  
    99iUOw c  
     ZYtiMBJ  
    gY9\o#)<  
    7.设计过程 x|~zHFm6  
    mxqG-*ch-  
    :wgfW .w  
    q9}m!*8e  
    2>hz_o{5',  
    8TZENRzx-|  
    %(LvE}[RJ  
    设计和优化过程由两步完成： o7xgRSz\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 PCfo  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 G{c#\?12C  
     .]76!(fWZ  
    8.系统模拟 xX@FWAj  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5 d ;|=K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 E20 :uZ7\  
    • 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。 g*-2* \  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 V_a)jJ  
    F!8=FTb  
     T{S4|G1R6  
    m@ oUvxcd  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^,7=X8Su  
    i7eI=f-Q  
    ?q%b*Ek  
    A4_>LO_qL  
    N8+P  
    感兴趣的优化函数 eoJ]4-WFq  
    • 效率满足（>95%） w:Q|?30  
    • 信噪比不满足（<30db） AMk~dzNt  
    • 杂散光不满足（>5% eF1.VLI  
     |U=(b,  
    o =9'  
    n>llSK  
    ~n]NyVFP  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ){tPP$-i=  
           u33zceE8  
    5<N~3 1z  
    @+dHF0aXd  
     N5\{yV21",  
    OROqT~6G  
    感兴趣的优化函数 !`C%Fkq  
    • 效率满足（>95%） 2v\W1VF  
    • 信噪比满足（<30db） AM?Ec1S #a  
    • 杂散光满足（<5%） A\C'dZ <N  
    6S_y%8Fv&[  
    11.总结 AP ;*iyQ[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yjeL9:jH[  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 LR\zy8y]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -aN":?8(G  
    • 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。 .Qk{5=l6P  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lE a W7j  
     
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