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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 o.-rdP0P>  
     p3Uus''V4  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Yhu 6QyRV  
    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。 CCp&P5[67  
    h^#K4/  
    2．模拟任务 |7XV! D!\g  
    >, 22@4  
    umV5Y`  
    DOE： };%l <Ui;  
    相位型衍射 L7i^?40  
    光束整形器 ?0HPd5=<v  
    直径：2mmx2mm _:|/4.]`_  
    形状：圆形 ^DZ(T+q,  
    相位级次：16     3(|8gWQ  
    "]|I;I"b  
    S7SD$+fX  
    3.建模任务：入射光场 |`d5Y#26  
    [hU5ooB  
    ki`7S  
    高斯准直激光光束的光束参数 \yeo-uN8  
    F6 ?4E"d  
    • 波长：632.8nm S`ms[^-q*  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #SiOx/  
    KrNu7/H  
    {VOLUC o 4  
     xf/ SUO F  
    4.建模任务：期望输出光场 PS ,@ \  
    `8$gaA*  
    !o A,^4(  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: P)h e3  
    tjw4.L<r  
    • FWHM-直径：0.5mm G?\\k[#,&  
    • 边缘宽度：50um F)x^AJi e  
    • 效率：>95% bL>J0LWQ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB C^>txui8  
    • 杂散光：<5% `4V_I%lJ&  
    Z>GqLq\`ed  
     fN4d^0&  
    &HdzbKO=  
    5.设计方案 0zR4Kj7EE  
    e)I-|Q4^%  
    ]mEY/)~7  
    • 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）。 Vo*38c2  
    • 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）。 Na8%TT>  
    =m{]Xep  
    WZkAlg7Z  
     Nrp0z:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 RtZK2  
     ~4HS 2\  
    u;$g1 3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 WVPnyVDc  
    • 用户必须输入所需的信息 4N&4TUIM  
    - 入射场 + k1|+zzS  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rv/O^aL`Y  
    - 系统参数 W10=SM}  
    - 制造条件 tE"aNA#=  
    @"[xX}xK;  
     $ekJs/I&  
    7`,A]":;  
    7.设计过程 %W!C  
    4c"x&x|  
    ~@8r-[  
    t#pF.!9=  
    C^sHj5\(  
    *$uj)*5,  
    Er; @nOyD  
    设计和优化过程由两步完成： tBSHMz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y_bb//IAG  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i|zs Li/  
     # fvt:iE  
    8.系统模拟 *` }Rt  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .<Y7,9;YEF  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {Vy2uow0  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Gt9(@USK  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~y@,d  
    !?t#QD o  
     bDh,r!I  
    e C\;n  
    9. 初始几何光学设计的结果 "YY6_qQR'  
    Eg&oAY.U  
    p$r=jF&  
    DIx!Sw7EC  
    JO\F-xO  
    感兴趣的优化函数 [T8BQn!  
    • 效率满足（>95%） &DnX6%2  
    • 信噪比不满足（<30db） =7&2-'(@  
    • 杂散光不满足（>5% 1=fP68n  
     =pQ'wx|>|  
    !L..I2'  
    RzPqtN  
    k%UE^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 !j"r}c`  
           tbbZGyg5b  
    MfzSoxCb  
    tPDd~fOk  
     FdT@}  
    :u}FF"j  
    感兴趣的优化函数 ,Mt/*^|  
    • 效率满足（>95%） 5i 56J1EC  
    • 信噪比满足（<30db） \>}G|yL  
    • 杂散光满足（<5%） mIJYe&t7)  
    .Sz<%d7XIQ  
    11.总结 5v&mK 5zZ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1: cD\  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Yv="oG!xL  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 @EPO\\C"f  
    • 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。 (_2;}eg  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~0S_S+e  
     
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