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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: 10-31
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `/|=eQ")o@  
    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。 R0=/ Th -  
    "3>#[o  
    2．模拟任务 Aw|3W ]  
    }5S2v+zE  
    @?%"nK  
    DOE： >5N}ZIN  
    相位型衍射 $ jn tT(V  
    光束整形器 ( Rf)&KN  
    直径：2mmx2mm eVlI:yqppj  
    形状：圆形 B}!n6j`  
    相位级次：16     #/1Bam6  
    :?^(&3;  
    *Js<VR  
    3.建模任务：入射光场 r%a$u%)oD  
    xGH%4J\  
    L_A|  
    高斯准直激光光束的光束参数 p1D-Q7F  
    q6DhypB  
    • 波长：632.8nm Nyo6R9^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ilHj%h*z  
    Uex b>|  
    {C6Yr9  
     G.N3R  
    4.建模任务：期望输出光场 Fb}9cpz{  
    fklM Yu4:n  
      C[Fh^  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: w5|"cD#8A  
    WFdS#XfV  
    • FWHM-直径：0.5mm 8~I>t9Q+  
    • 边缘宽度：50um A} "*`y  
    • 效率：>95% +pV3.VMH0  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :L?zk"0C  
    • 杂散光：<5% un/R7 "  
    [v&_MQ  
     pp-Ur?PM  
    ae<KUThm.  
    5.设计方案 @s[bRp`gd  
    61KJ( rSX3  
    YA|*$$  
    • 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）。 0O:TKgb&C.  
    • 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）。 b9vKux  
    xv ja  
    X >**M  
      z/ i3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2<O hO ^  
     jC@^/rMh  
    y^XwJX-f  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _]4cY%s  
    • 用户必须输入所需的信息 FJ!>3V;}  
    - 入射场 Pf!K()<uJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） wx1uduT)  
    - 系统参数 Gmwn:  
    - 制造条件 byMO&Lb*  
    6lhVwgy3A  
     }6KL   
    3646.i[D  
    7.设计过程 [Cs2H8=#  
    a[u8x mH  
    N8vWwN[3  
    Nhf!;>  
    I;`V*/s8"  
    $W2g2[+  
    BBx"{~  
    设计和优化过程由两步完成： +j<Nu)0iY  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 #Q{6/{bM&J  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 SUx0!_f*R  
     -{w&ya4X  
    8.系统模拟 tsk}]@W  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 J3zb_!PPE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 J+;.t&5R  
    • 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。 $""[( d?0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 YF"D;.  
    6>"0H/y,  
     mrJQB I+  
    ve.4""\a  
    9. 初始几何光学设计的结果 k/LV=e7  
    zso.?`85  
    `KL`^UqR  
    V`%m~#Me  
    /Ly%-py-$  
    感兴趣的优化函数 "qF&%&#r'  
    • 效率满足（>95%） e L(T  
    • 信噪比不满足（<30db） [qy@g5`  
    • 杂散光不满足（>5% %0]&o, w{  
     *s!8BwiE  
    Ri,UHI4 W  
    C*KRu`t  
    lfGiw^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 'UB<;6wy  
           &&m%=i.qK  
    ja:%j&:  
    tVe*J@i\$  
     MAR;k?d  
    [Ea5Bn;~!  
    感兴趣的优化函数 & IDF9B  
    • 效率满足（>95%） rdC(+2+Ay  
    • 信噪比满足（<30db） B@F1!8l  
    • 杂散光满足（<5%） 0]WM:6 h  
    auO^v;s  
    11.总结 8kqxr&,[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }&!rIU  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 IUZsLNW  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <oR Nd3d  
    • 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。 zX5p'8-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2V  
     
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