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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 ^b4i9n,t1  
     tO?-@Qf/9<  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 r[wjE`Z/T  
    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。 @)wsHW%cjz  
    P&yB(M-z  
    2．模拟任务 +.gj/uy*  
    ght3#  
    HBZ6Pj  
    DOE： L#%)@  
    相位型衍射 ^9><qKbO  
    光束整形器 bn7g!2  
    直径：2mmx2mm ]<K"`q2  
    形状：圆形 p K ^$^*#  
    相位级次：16     Mcq!QaO}&  
    k9;t3-P  
    R\<d&+q@  
    3.建模任务：入射光场 57q?:M=^  
    de;CEm<n  
    qFl|q0\ A  
    高斯准直激光光束的光束参数 7-0j8$`  
    Zy.3yQM9i  
    • 波长：632.8nm Ug384RzHN  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm q,> C^p|2b  
    /} h"f5  
    QKhGEW~G  
     $/$Hi U`.  
    4.建模任务：期望输出光场 wk{]eD%  
    4dm0:, G  
    y0p\Gu;3j  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^+0>,-)F  
    dkqyn"^  
    • FWHM-直径：0.5mm 4P"XT  
    • 边缘宽度：50um Xoha.6$l5  
    • 效率：>95% ] g8z@r"b  
    • 信噪比（SNR）：>30dB MTq/  
    • 杂散光：<5% x 0K#-  
    qe22 kE#  
     jfVw{\l  
    RS#C4NG  
    5.设计方案 t/3HX]B_  
    QjD=JC+  
    18p4]:L  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 k3KT':*  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 gGN 6Yqj0  
    =LgMG^@mu  
    @yC3a)=$L  
     OmK4 \_.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;}M&fXFp"|  
     \;!7IIe#  
    Z~}9^(qc  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W Q9Q:F2  
    • 用户必须输入所需的信息 _^`V0>Mh:  
    - 入射场 eKo=g|D  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） o wI:Qs_/4  
    - 系统参数 V-E 77u6{0  
    - 制造条件 YK5(oKFN  
    ZE= Yn~XM  
     G}LV"0?  
    0cVxP)J+  
    7.设计过程 }%<_>b\  
    O1wo KkfV  
    \ H#"  
    TA qX f_  
    mx}4iO:Xp  
    .g?D3$|K  
    0Wc_m;  
    设计和优化过程由两步完成： %NTJih`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ] W$V#  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 W$`#X  
     Oi]B%Uxy=  
    8.系统模拟 WBA7G  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 nJ/}b/A{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 b TZ.y.sI  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 B !wr}]  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 n)z:C{  
    ZLdIEBi=  
     qQ6@43TC  
    GV28&!4sS  
    9. 初始几何光学设计的结果 y~wr4Q=  
    |`s:&<W+kp  
    shP}T[<  
    7+IRI|d  
    -WR<tkK  
    感兴趣的优化函数 "Nz@jv?  
    • 效率满足（>95%） ^zS;/%  
    • 信噪比不满足（<30db） Azp!;+  
    • 杂散光不满足（>5% F6b;qb6n  
     *"4l}&  
    ~*UY[!+4^=  
    DsD? &:  
    }T AG7U*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /L5:/Z  
           jA[")RVG  
    Zm7, O8  
    U0srwt97S  
     B@VAXmCaoV  
    45$aq~%as  
    感兴趣的优化函数 %+<1X?;,Fq  
    • 效率满足（>95%） ,'9R/7%s  
    • 信噪比满足（<30db） eT]*c?"  
    • 杂散光满足（<5%） 412E7   
    9?~6{!m_9  
    11.总结 :^xNHMp!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 oA7|s1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -P&uY`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9_e_Ne`i`?  
    • 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。 b& -8/t  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 bNiJ"k<pN  
     
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