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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 正序阅读 楼主  发表于: 2021-11-04
    1.简介 |v,%!p s  
     P?|F+RoX$  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Fg` P@hC  
    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。 Hq<Sg4nz  
    \"=4)Huv  
    2．模拟任务 RcJ.=?I!  
    6/{V#.(  
    & Xh8j^p'  
    DOE： eCejO59F9  
    相位型衍射 >]b>gc?3  
    光束整形器 O3ij/8f  
    直径：2mmx2mm F)fCj^ zL  
    形状：圆形 w:[1,rRvT  
    相位级次：16     B%y?+4;zA  
    q8DSKi  
    yFt$L'#  
    3.建模任务：入射光场 2ed4xh V  
    ~x67v+I  
    wXUP%i]i=  
    高斯准直激光光束的光束参数 :+?eF^ 5  
    >~%!#,C(|U  
    • 波长：632.8nm \iN3/J4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ad <z+a  
    2=R}u-@6p  
    ,orq&#*Wd  
     {B;<R1  
    4.建模任务：期望输出光场 5&Y%N(  
    h>0R!Rl8  
    qH 1k  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Evjvaa^  
    Tt^PiaS!  
    • FWHM-直径：0.5mm IZ9L ;"}  
    • 边缘宽度：50um Q4~/Tl;  
    • 效率：>95% W^(:\IvV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A=N &(k  
    • 杂散光：<5% XSfl'Fll D  
    VIIBw  
     *yx5G-#?  
    JXT%@w>I  
    5.设计方案 (w1M\yodV  
    fRcs@yZnS  
    $*k(h|XfwW  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 >JSk/]"  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。  5yA1<&z  
    )># Y,/q  
    v8{ jEAK  
     6 b/UFO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 j<*  
     ?$chO|QY  
    ! .q,m>?+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \r.{Ru  
    • 用户必须输入所需的信息 NE~R&ym9  
    - 入射场 tVUC@M>'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Y5dt/8Jo  
    - 系统参数 $Gy&  
    - 制造条件 ?'xwr )v  
    yuef84~  
     7%MD0qm-  
    9~rrN60Q  
    7.设计过程 wI0NotC  
    &EUI  
    T'W@fif  
    w4AA4u  
    B@+&?%ub:  
    s^&Oh*SP*  
    l* ap$1'  
    设计和优化过程由两步完成： a1 Kh  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :cE6-Fv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 T A9Kg=_  
     $~;h}I  
    8.系统模拟 ~dtS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Xn%ty@8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ELvP<Ny}  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 qH=<8Iu  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y3 V9  
    0[ BPmO6  
     ~K 2.T7=  
    :lfUVa{HN  
    9. 初始几何光学设计的结果 QjIn0MJ)Xm  
    o5(~nQ  
    W5SCm(QS5  
    *+UgrsRk  
    ~+)sL1lx  
    感兴趣的优化函数 `;c{E%qeq  
    • 效率满足（>95%） ):L ; P)  
    • 信噪比不满足（<30db） c e\|eN[  
    • 杂散光不满足（>5% 6Trtulm  
     fxOa(mt  
    E9bc pup  
    AZ7m=Q97  
    b%TLvV 9F  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `zP{E T_Y  
           >qL-a*w:a  
    vmGGdj5aI  
    N?3BzI%?  
     Z(|'zAb^  
    + e3{J_  
    感兴趣的优化函数 {Q(R#$)5+  
    • 效率满足（>95%） K\VL[HP-  
    • 信噪比满足（<30db） <tn6=IV  
    • 杂散光满足（<5%） X4$86  
    ?l/+*/AR;  
    11.总结 L#~z#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %2ZWSQD  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 84f~.45  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 = lMs1}S9  
    • 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。 Tya[6b!8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 50R&;+b  
     
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