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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 XXsN)2  
     W99MA5P  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 QAYhAOS|e  
    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。 M)td%<_  
    qdoJIP{  
    2．模拟任务 &z[39Q{~  
    @/i;/$\  
    IXYSZ)z  
    DOE： .#zmX\a  
    相位型衍射 >Q&E4jC  
    光束整形器 @!z9.o;  
    直径：2mmx2mm r|t ;#  
    形状：圆形 aa:Oh^AJy  
    相位级次：16     ^R.kThG  
    Ws'OJ1  
    5MsE oLg  
    3.建模任务：入射光场 |_Vi8Ly  
    x ;V7D5 q  
    ]Igd<  
    高斯准直激光光束的光束参数 }HB)%C50.  
    V?U->0>Z4  
    • 波长：632.8nm 0{bGVLp  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `$j"nP F_  
    CAg\-*P|  
    MQc|j'vEY  
     >SO !{  
    4.建模任务：期望输出光场 ~e<l`rg#  
    B WdR~|2  
    icW?a9b&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KLpu7D5(|  
    6.? Ke8iC  
    • FWHM-直径：0.5mm L}O_1+b  
    • 边缘宽度：50um W =YFe<Q  
    • 效率：>95% siveqz6h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB v;.7-9c*  
    • 杂散光：<5% s)Bl1\Q  
    jt|e?1:vF  
     ;WX)g&19x  
    bqEQP3t^  
    5.设计方案 C.I.f9s?R  
    vt0XCUnK  
    ;ru=z@  
    • 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）。 llVm[7  
    • 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）。 *,g|I8?%VD  
    NoS|lT  
    {qO[93yg)/  
     _@I<H\^  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Zcq'u jU  
     R2k R   
    4DY\QvW5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 lUWX[,  
    • 用户必须输入所需的信息 8>" vAEf  
    - 入射场 6t9Q,+nJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） wi'CBfr'z  
    - 系统参数 3 @XkO  
    - 制造条件 XO sPKq  
    TR:V7 d  
     [@"~'fu0  
    UH=pQm ^W  
    7.设计过程 g?,\bmHE  
    oNHbQ&h  
    4/Ub%t -  
    ]AoRK=aH  
    ] ?!#*<t r  
    9PXG*r|D  
    `I|$U)'  
    设计和优化过程由两步完成： '0QrM,B9  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;&B;RUUnTO  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GSzb  
     Rlc$2y@pU  
    8.系统模拟 ciRn"X=l  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,PH;j_  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 o^P/ -&T  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 l{tpFu9v  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1<y(8C6  
    X|!Vt O  
      + ]I7]  
    sPMCN's  
    9. 初始几何光学设计的结果 gA 0:qEL\  
    )C^ZzmB  
    .Cq'D.  
    R42+^'af  
    U .?N  
    感兴趣的优化函数 ] %A mX-U  
    • 效率满足（>95%） aLZza"W  
    • 信噪比不满足（<30db） .Jk[thyU  
    • 杂散光不满足（>5% !S6zC >  
     t>nx#ErS  
    HCOv<k  
    1/b5i8I2 v  
    DIrQ5C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 quXL'g  
           P)7:G?OTx  
    )anprhc  
    \NE~k)`4j%  
     vjNP  
    W=zHD 9  
    感兴趣的优化函数 SUv(MA&  
    • 效率满足（>95%） )"W__U0  
    • 信噪比满足（<30db） zfS0M  
    • 杂散光满足（<5%） WC2sRv4]3  
    .|ZO2MCd  
    11.总结 ~kHWh8\b:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Uwj|To&QR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 =$kSvCjP  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;UU`kk  
    • 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。 ,x (?7ZW>  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "d1~(0=6<m  
     
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