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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 VesO/xG<  
     c-INVA)  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ,x+_/kqx  
    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。 Q7y6</4f  
    cVZCBcKC?  
    2．模拟任务 7eh|5e$@  
    %Km_Sy[7']  
    /HNZwbh]uJ  
    DOE： tVhY=X{N?  
    相位型衍射 Bc4{$sc"O  
    光束整形器 p6V`b'*>  
    直径：2mmx2mm >#@1 I  
    形状：圆形 6'Sc=;;:  
    相位级次：16     's{-1aW  
    mu1oD;lQ  
    6,'!z ?d%  
    3.建模任务：入射光场 u.gh04{5  
    o} #nf$v(  
     ?4 `K8  
    高斯准直激光光束的光束参数 cU25]V^{\  
    (k"oV>a|  
    • 波长：632.8nm 1Tn!.E *  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +a&-'`7g  
    N0c+V["s  
    %r5&CUE5?  
     `4cs.ab  
    4.建模任务：期望输出光场 {uO8VL5+Qx  
    O0xL;@rBe  
    Ep}KIBBO  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?lb1K'(  
    L%a ni}V  
    • FWHM-直径：0.5mm ->}K-n ),  
    • 边缘宽度：50um 6|#^4D)  
    • 效率：>95% Y#PbC  
    • 信噪比（SNR）：>30dB v@k62@;  
    • 杂散光：<5% 1h\:Lj  
    Sv-}w$  
     FTt7o'U  
    =&,zWNz)  
    5.设计方案 vi0% jsI  
    >TsJ0E?3x  
    ',0~\V  
    • 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）。 UD*#!H  
    • 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）。 !EM21Sc  
    `QR2!W70o3  
    +[r%y,k  
     b]s=Uv#)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ja~b5Tf9  
     Ul[>LKFY  
    76)(G/  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 mN?'Aey  
    • 用户必须输入所需的信息 'oTcx Jx  
    - 入射场 ##u+[ !  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） U:MkA(S%c  
    - 系统参数 $'X*L e@k  
    - 制造条件 K 3&MR=#^  
    -p ) l63  
     "h7-nwm  
    ;sNyN#  
    7.设计过程 PZpwi?N  
    c6s(f  
    S:vv*5  
    HtEjM|zj  
    N)  {  
    *^c4q|G.-  
    KN~E9oGs  
    设计和优化过程由两步完成： $EviGZFAaR  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2{p`"xX  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 -ihF)^"a  
     vG\]xM'u  
    8.系统模拟 nB,FJJ{kb  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P>pkLP} Vo  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <4{@g]0RV  
    • 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。 2t[c^J  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =]xNpX)  
    l(=#c/f  
     I6y&6g  
    9z'</tJ`  
    9. 初始几何光学设计的结果 NFLmM  
    < q; ]  
    ,l; &Tb=k  
    83i%3[L  
    h,140pW  
    感兴趣的优化函数 5B2x# m|8  
    • 效率满足（>95%） AV d  
    • 信噪比不满足（<30db） )r?i^D&4  
    • 杂散光不满足（>5% jI;bVG  
     |,sUD/rt  
    mu"]B]  
    0A?w,A`"  
    B"KsYB79t  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (m04Z2#  
           xA!o"VZPq7  
    7=QV^G  
    82J0t}:U  
     niy@'  
    0^ E!P>  
    感兴趣的优化函数 p6Z]oL q  
    • 效率满足（>95%）  _&(ij(H  
    • 信噪比满足（<30db） Go`omh b  
    • 杂散光满足（<5%） ziH2<@  
    sgX}`JH?z  
    11.总结 CdaB.xk  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 X'?v8\mPK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f6|3| +  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3:Z(tM&-O  
    • 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。 lf|^^2'*2<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ['R=@.  
     
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