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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 !E$S&zVMQ  
     t(ZiQ<A  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `N|WCiBV.  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 .oSKSld  
    CBO8^M<K  
    2．模拟任务 !'PPj_Hp]  
    |1t30_ /gS  
    %VwB ?  
    DOE： #xts*{u-#  
    相位型衍射 w0 "h,{  
    光束整形器 ?EYF61? rw  
    直径：2mmx2mm IOfo]p-  
    形状：圆形 v3~,1)#aI  
    相位级次：16     z3a te^PJF  
    Q <78< #I  
    nYE_WXY3V  
    3.建模任务：入射光场 ~){*XJw6  
    h`5au<h<  
    Kj'm<]u  
    高斯准直激光光束的光束参数 /#Ew{RvW'  
    &<v# ^2S3  
    • 波长：632.8nm (hmasy6hM  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Ar>Om!]=v  
    =3& WH0  
    iv56zsR  
     ;2bG-v'4vO  
    4.建模任务：期望输出光场 (}Gl'.>\M  
    8n2* z  
    "-I>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: xu_Tocvop  
    EJL45R>  
    • FWHM-直径：0.5mm ;r`[6[AG  
    • 边缘宽度：50um dqG+hh^  
    • 效率：>95% N7Ne  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *rW]HNz  
    • 杂散光：<5% N%>/ e'(  
    (o e;p a  
     ~6@~fhu  
    F\>`j   
    5.设计方案 3>?ip;  
    }3N8EmS  
    &A%#LVjf  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 6 rmK_Y  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 )_+#yaC  
    LfF<wDvXf  
    a eP4%h  
     y.mojx%?a  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 lr^-  
     YBg\L$| n  
    :X@;XEol~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >5]Xl*{H)  
    • 用户必须输入所需的信息 x}F.<`  
    - 入射场 '3 |OgV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） } #%sI"9  
    - 系统参数 MA"iM+Ar  
    - 制造条件 v "oO  
    a}e7Q<cGj  
     qf7.Sh  
    "hQV\|!\  
    7.设计过程 xG<S2R2VQh  
    f'r/Q2{n  
    <!=TxV>}A  
    c*6o{x}K  
    !.p!  
    orTTjV]_m  
    =m-_0xo  
    设计和优化过程由两步完成： :B"'49Q`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `DJIY_{-2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 R_Eu*Qu j  
     MRmz/ZmRM  
    8.系统模拟 ?F`lI""E  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 M: `FZ}&L  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0&EX -DbV  
    • 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。 zJ &qR  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a>s v  
    A7: oq7b  
     TTqOAo[-Z  
    b6Ntt Y!3  
    9. 初始几何光学设计的结果 )rj.WK.  
    L@G)K  
    Jr1^qY`0+  
    ,PIdPaV--  
    9Z#37)  
    感兴趣的优化函数 !3T x\a`?/  
    • 效率满足（>95%） 2%WZ-l!i  
    • 信噪比不满足（<30db） P.[>x  
    • 杂散光不满足（>5% 2RM1-j ($  
     R o%S_!  
    3V,X=  
    ~2"|4  
    kZn!]TseN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 MjG .Ili$m  
           5B98}N  
    rj{'X  /  
    gXf_~zxS  
     iJsw:Nc  
    |,yS>kjp  
    感兴趣的优化函数 $p9XXZ"*  
    • 效率满足（>95%） _q8s 7H  
    • 信噪比满足（<30db） /M'b137  
    • 杂散光满足（<5%） 0@xuxm/i  
    t_j.@|/FZ  
    11.总结 BkO"{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 gW*ee  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 W<9G wMU  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %X.Q\T  
    • 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。 +)7NWR\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 j*6!7u.,K  
     
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