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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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    光券
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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。 [<Wo7G1s  
    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。 G SXe=?  
    vr|9NP]v  
    2．模拟任务 ;^}gC}tq  
    6uCa iPV  
    h&+dIk\[3  
    DOE： r=<Oy1m/  
    相位型衍射 !F*7Mif_E  
    光束整形器 WHQg6r  
    直径：2mmx2mm ca@0?q#  
    形状：圆形 ]A:n]mL  
    相位级次：16     bb# F2r4  
    8,pnm  
    ty|E[Ez1  
    3.建模任务：入射光场 (c ?OcwTH  
    <FIc!  
    wR\Y+Z   
    高斯准直激光光束的光束参数 c rPEr  
    NDW6UFd>1  
    • 波长：632.8nm Cpu L[|51  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Q# w`ZQX3  
    Amf gc>eJ  
    37DyDzW)'  
     hPa:>e  
    4.建模任务：期望输出光场 PG<tic<?  
    m$ZPQ0X  
    =7@N'xX  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: cXiNO ke&  
    eXY*l>B  
    • FWHM-直径：0.5mm w yP|#Z\  
    • 边缘宽度：50um +jePp_3$O  
    • 效率：>95% Vp*#,(_G:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A*jU&3#  
    • 杂散光：<5% )mw#MTv<[  
    CM+Nm(|\,  
     VMPBM:k G  
    FS7 _ldD  
    5.设计方案 LeDty_  
    W 86`R  
    G. Z:00x  
    • 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）。 .UF](  
    • 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）。 q(sEN!^L`  
    ?AC flU_k  
    % UDz4?zx  
     'NyIy:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 H`#{zt);  
     `)Z"||8K  
    ~.99H  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]v&)mK]n=o  
    • 用户必须输入所需的信息 v?e@`;- <  
    - 入射场 JDcc`&`M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {"T$j V:GB  
    - 系统参数 qdkhfm2(K  
    - 制造条件 HBHDu;u  
    *->2$uWP  
     ZbVo<p5* ]  
    IE7%u 92  
    7.设计过程 32nB9[l  
    S B2R  
    Ws%@SK  
    28,Hd!{  
    -]$q8 Q(hM  
    B:Y"X:Y  
    iI T7pq1  
    设计和优化过程由两步完成： N 4Kj)E@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 kr ,&aP<,  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !'|^`u=eL  
     P2la/jN  
    8.系统模拟 h9<*+T  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 M)sM G C  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +9LIpU&5  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 \ZN>7?Vs  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 .nDB{@#  
    jSi\/(E  
     Rq`B'G9|c  
    mhh^kwW  
    9. 初始几何光学设计的结果 {}gx;v)  
    %gBulvg  
    kA c8[Hn  
    u={A4A#  
    EWz,K] _'  
    感兴趣的优化函数 s{g^K#BoFi  
    • 效率满足（>95%） B^|^hZZ>  
    • 信噪比不满足（<30db） TS2zzYE6Z  
    • 杂散光不满足（>5% d\c?sYLv  
     0iS"V^aH  
    Fsdp"X.  
    K=Q<G:+&V  
    O4`am:@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 [f._w~  
           ^@91BY  
    fHFy5j0H  
    2TQyQ%  
     `^d[$IbDW  
    {3)^$F=T  
    感兴趣的优化函数 A^L8"  
    • 效率满足（>95%） Qqm$Jl!  
    • 信噪比满足（<30db） _8QHx;}  
    • 杂散光满足（<5%） C!,|Wi2&  
    qoZUX3{  
    11.总结 FaA'%P@  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ][D/=-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 F7!q18ew  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 5~ip N/)E  
    • 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。 D MzDV_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 V1l9T_;f  
     
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