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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 {*yhiE,  
     11%^K=dq  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 q@r8V&-<  
    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。 -8#Of)W  
    6*tI~  
    2．模拟任务 U3 ED3) D  
    pc:~_6S  
    C(xdiQJh  
    DOE： ^Me__Y  
    相位型衍射 $*`fn{2  
    光束整形器 \;$j "i&  
    直径：2mmx2mm CP["N(fF  
    形状：圆形 co yy T  
    相位级次：16     ^W3xw[{  
    eiJ $}\qJL  
    _u]Wr%D@  
    3.建模任务：入射光场 "qMd%RP  
    u=p([ 5]  
    sj0Hv d9  
    高斯准直激光光束的光束参数 {Lrez E4  
    1`X{$mxw  
    • 波长：632.8nm 5 ,quM"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qIuY2b`6  
    Kw"7M~  
    `>g: :  
     <vhlT#p   
    4.建模任务：期望输出光场 G# .z((Rj  
    =Pd3SC})6V  
    D)K/zh)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #zZQ@+5zw  
    H+;>>|+:~  
    • FWHM-直径：0.5mm yAW%y  
    • 边缘宽度：50um [?.k8;k  
    • 效率：>95% *)T},|Gc  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6zaO$  
    • 杂散光：<5% :BN qr[=b  
    Nd%,V  
     7??+8T#n*  
    >E^sZmY[f-  
    5.设计方案 MOJKz!%  
    =NQDxt}  
    S)>L 0^M1  
    • 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）。 ?|w>."F  
    • 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）。  &)T5V  
    +j%!RS$ko  
    x32hO;  
     T oTehVw  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 B#OnooJI  
     bd5\Rt  
    MRV4D<NQ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 }N&}6U  
    • 用户必须输入所需的信息 si.ZTG9m  
    - 入射场 4%Z!*W*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） O@ F0UM`!  
    - 系统参数 3-`IMN n!  
    - 制造条件 8Mf6*G#Y  
    m6a`OkP  
     [U5[;BNRD  
    *%=BcV+,  
    7.设计过程 04D>h0yFf  
    yT.h[yv"w  
    +C' u!^ )  
    %iPWg  
    FAX|.!US*p  
    !KKkw4  
     _zvCc%  
    设计和优化过程由两步完成： NTb mI$(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &)zNu  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7l/.f SW  
     ;wK;  
    8.系统模拟 A<fKO <d  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <2"'R(4",  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 BiT #bg  
    • 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。 ?x1sm"]p'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;h<(vc3@f  
    N?hQ53#3  
     LmWZ43Z"@  
    qIS9.AL  
    9. 初始几何光学设计的结果 duFVh8  
    1LYz X;H1  
    (0dy,GRN  
    +pXYBwH 7Q  
    3q ujz)o  
    感兴趣的优化函数 }Z#KPI8\Q  
    • 效率满足（>95%） b+Sq[  
    • 信噪比不满足（<30db） ;)$bhNFHx  
    • 杂散光不满足（>5% M15Ce)oB1(  
     )O\w'|$G  
    MdXOH$ ps  
    VRU"2mQ.P6  
    S52'!WTq  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .8e]-^Z  
           J=7.-R|t  
    KCP$i@Pjv  
    \]<e Lw- v  
     5|O~  
    J>Pc@,y  
    感兴趣的优化函数 niC ; WK  
    • 效率满足（>95%） f#mNx  
    • 信噪比满足（<30db） nVB.sab  
    • 杂散光满足（<5%） ^/]w}C#:d  
    2iM]t&^<+  
    11.总结 ]bxBo  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 YYNh| 2  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 )|3BS`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wnUuoX(  
    • 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。 tV?-   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 zVt1Ta:j  
     
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