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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。 m{sch`bP  
    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。 SQx:`{O  
    ak;S Ie  
    2．模拟任务 IctLhYZ  
    {m<!-B95  
    n0kkUc-`   
    DOE： CI,xp  
    相位型衍射 }sS1 p6z  
    光束整形器 g].hL  
    直径：2mmx2mm AkR ZUj\  
    形状：圆形 Voc&T+A m  
    相位级次：16     wenJ(0L|  
    .[#bOp*  
    ;={Z Bx  
    3.建模任务：入射光场 Q Ph6 p3bg  
    L\UM12  
    ;^:$O6J7T~  
    高斯准直激光光束的光束参数 L\asrdL?=  
    x+5y287#  
    • 波长：632.8nm quw:4W>  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -2Azpeh  
    s *1%I$=@  
    B 9AE*  
     $U/_8^6B0  
    4.建模任务：期望输出光场 \ g[A{  
    Nm/Fc   
    k|T0Bly3P  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }D eW2Jp  
    S=~8nr/V  
    • FWHM-直径：0.5mm CDM==Xa*  
    • 边缘宽度：50um ;]^JUmxU[d  
    • 效率：>95% >w=xGb7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB C\dlQQ  
    • 杂散光：<5% rfNt  
    v mXY}Ul  
     h/%Hk;|9  
    '%"#]  
    5.设计方案 tY=n("=2  
    *oX~z>aE  
    oxPb; %  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ".SQ*'Oc  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 AFSFXPl "  
    /aB9pD+%  
    D0&{iZ(  
     {XNu4d9w(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {L8(5  
     a JDu_  
    ZWJFd(6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2O5yS  
    • 用户必须输入所需的信息 k]`3if5>  
    - 入射场 c};Qr@vpo  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -h8!O+7 .  
    - 系统参数 %j=,c{`Q  
    - 制造条件 ?%HtPm2< %  
    k|7XC@i]%  
     oB$D&  
    LHWh-h(s  
    7.设计过程 a|\_'#  
    wWflZ"%  
    Q=9S?p M  
    P + nT%  
    ~I>B5^3  
    T8FKa4ikn  
    yREO;m|o  
    设计和优化过程由两步完成： sh?Dxodp9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 WDiF:@^K  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ls6ywLP{  
     T+2I:W%  
    8.系统模拟 I=^%l7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 f(?`PD[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 GKPqBi[rO  
    • 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。 l(zkMR$b8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^dYLB.'=  
     \'"q6y  
     >|7&hj$  
    *.EtdcRo[  
    9. 初始几何光学设计的结果 Xb3vvHdI  
    VPg`vI$(X  
    vVLR9"rHM  
    $zz=>BOk  
    -ij1%#tz  
    感兴趣的优化函数 )11/BB\v  
    • 效率满足（>95%） :"O=/p+*Us  
    • 信噪比不满足（<30db） e= "/oo  
    • 杂散光不满足（>5% ce=6EYl  
     bTHa;* `  
    aM.l+D P  
    qg6Hk:^r  
    XW]|Mv[M  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kZGhE2np  
           =$Q3!bJ  
    kC9A  
    a$t [}D2  
     B?Y%y@.  
    3[aJ=5  
    感兴趣的优化函数 &[\rnJ?D  
    • 效率满足（>95%） ~`_nw5y  
    • 信噪比满足（<30db） HNjkRl)QR  
    • 杂散光满足（<5%） +bf%]   
    NnHM$hEI"U  
    11.总结 _W#27I  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 web&M!-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L1C' V/g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9R;s;2$.  
    • 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。 {Y'_QW1:2  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Z/x<U.B  
     
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