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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 $ +h~VC  
     xT I&X9P  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 ]l>)Di#*o  
    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。 e%&2tf4  
    EZz Ox(g  
    2．模拟任务 %0}qMYS  
    <8[BB7  
    mvI[=e*  
    DOE： Au$|@  
    相位型衍射 mxhO: .l  
    光束整形器 RF 4u\ \  
    直径：2mmx2mm ^WP`;e  
    形状：圆形 M-u:8dPu  
    相位级次：16     o~,dkV  
    RV5X0  
    E)m{m$Hb  
    3.建模任务：入射光场 zCT Wi  
    7_taqcj  
    h8oG5|Y  
    高斯准直激光光束的光束参数 @gQ{*dN  
    GFOd9=[  
    • 波长：632.8nm [Z|R-{"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm HcA;'L?Dw  
    v`MCV29!}  
    *D1 ^Se  
     Jz s.)  
    4.建模任务：期望输出光场 zR(}X8fP  
    9D:p~_"g  
    "o/:LCE  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: m(E-?VMHo  
    \5 IB/ *  
    • FWHM-直径：0.5mm XKB)++Q=  
    • 边缘宽度：50um Y~vI@$<~(  
    • 效率：>95% 40N8?kQ}?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB * VH!<k[n  
    • 杂散光：<5% {,tEe'H7  
    .`& ($W  
     ~h 6aw  
    >6Y\CixN  
    5.设计方案 y^tuybpZY<  
    [op!:K0  
    ~;k-/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）。 "tB"C6b  
    • 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）。 ULqnr@/FbK  
    @dQIl#  
    08{0i,Fs  
     V #W,}+_Sz  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 X[:Hp`_$  
     tM]~^U  
    qc\]~]H]r  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2`I" QU  
    • 用户必须输入所需的信息 "S.5_@?  
    - 入射场 &U ]L@ ]x  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） PXG)?`^NX  
    - 系统参数 `q7O\  
    - 制造条件 R9nW5f Nf  
    3JM0 m (  
     !`L%wS  
    7J,j  
    7.设计过程 Esvr~)Y  
    /) Bk r/  
    |u8IQR'B  
    @9g$+_"ZT  
     -iWt~  
    z[X>>P3<n  
    oBiJiPE=`  
    设计和优化过程由两步完成： Y~#m-y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ec+&K?T  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~wf&78  
     &^Q-:Kxs8  
    8.系统模拟  i1$ $86  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 nI.K|hU:P  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 n@  lf+  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 t?f2*N :  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  P_6oMR  
    Ya{$:90(4  
     Bee`Pp2  
    esU9  
    9. 初始几何光学设计的结果 @dei} !e  
    =V~p QbZ  
    cO%-Av~P  
    {Qbg'|HO=l  
    V:HxRMF2X  
    感兴趣的优化函数 =i[_C>U  
    • 效率满足（>95%） _|reo6  
    • 信噪比不满足（<30db） wm~35cF(  
    • 杂散光不满足（>5% yXP+$oox9  
     S?ELFq(g  
    V .+ mK|)  
    f Ne9as  
    5r)ndW,aN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 xa#;<8 iV  
           +.^BM/z^O  
    ChzKwYDY  
    KBJ%$OQV  
     j<|I@0  
    {2"8^;  
    感兴趣的优化函数 Gy 0 m  
    • 效率满足（>95%） -{[5P!  
    • 信噪比满足（<30db） e>z   
    • 杂散光满足（<5%） (%.[MilxPM  
    r ,I';vm<`  
    11.总结 E;m]RtvH  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q(v*I&k  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 C#<b7iMg  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 iY@wg 8ry  
    • 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。 xVYy`_|  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 j#4 Iu&YJ  
     
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