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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 #!/Nmd=Nj  
     T!PX?  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 YO,ldsSz|r  
    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。 7L*`nU|h  
    U~m.I  
    2．模拟任务 (R-Q9F+;  
    =Ug_1w  
    E`|qFG<  
    DOE： .yPx'_e  
    相位型衍射 : +Kesa:E  
    光束整形器 -+> am?  
    直径：2mmx2mm BXY'%8q _a  
    形状：圆形 _SqrQ  
    相位级次：16     ;Y\,2b, xh  
    0^[6  
    #F@7>hd1  
    3.建模任务：入射光场 m##=iB|;  
    sXxO{aeev  
    "+&<Qd2  
    高斯准直激光光束的光束参数 mQd?Tyvn  
    w C"%b#(}  
    • 波长：632.8nm c29Z1Zs2)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /3]|B%W9  
    k 9rnT)YU  
    @:B1  
     Fev3CV$  
    4.建模任务：期望输出光场 $P3nP=mf  
    ^q\zC%.  
    DlI5} Jh  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Vm.@qO*=  
    A]$+ `uS\  
    • FWHM-直径：0.5mm ?M^t4nj  
    • 边缘宽度：50um #9OP.4  
    • 效率：>95% gN~y6c:N  
    • 信噪比（SNR）：>30dB dL(|Y{4  
    • 杂散光：<5% <J-Z;r(gQN  
    ISew]R2  
     `x)bw  
     HU9y{H  
    5.设计方案 6l'y  
    (+dRD] |T  
    8 -A7  
    • 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）。 $:!T/*p*  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 bl_WN|SQ  
    PBtU4)  
    NCt sx /C  
     yan[{h]EZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @~3c"q;i7  
     y>|XpImZ  
    B}+9U  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 (L%q/$  
    • 用户必须输入所需的信息 0!`7kZrN  
    - 入射场 9'g{<(R]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7"ps#)O  
    - 系统参数 XWpnZFjE  
    - 制造条件 W+e*(W|d6  
    P1stL,  
     4uAafQ`@H  
    !!%[JR)cS  
    7.设计过程 IQe[ CcM  
    3z92Gy5cr  
    9dtGqXX  
    `e>F<{ M6@  
    2_n*u^X:_  
    ok%!o+nk.  
    Q0Qm0B5eY  
    设计和优化过程由两步完成： Mk/!,N<h#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?0<INS~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 kDY]>v  
     x*8f3^ wE  
    8.系统模拟 h^kNM8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (!5}" fj  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 yVQz<tX|  
    • 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。 Gj8[*3d  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 I{e^,oc  
    ."Ix#\|x  
     :*:fu n  
    }lUpC}aq_  
    9. 初始几何光学设计的结果 ANQa2swM  
    np\2sa`  
    ZQ-`l:G  
    0$Y 9>)O  
    }9udo,RWu  
    感兴趣的优化函数 124L3AG  
    • 效率满足（>95%） " IkF/  
    • 信噪比不满足（<30db） [=ak>>8  
    • 杂散光不满足（>5% _JJKbi  
     I5yd )72  
    |\n)<r_  
    s8Ry}{  
    W$Q)aA7  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &xuwke:[  
           aU<D$I  
    k.xv+^b9Q  
    6(^Upk=59  
     yX.5Y|A<  
    ? Ga2K  
    感兴趣的优化函数 Rk jKIa  
    • 效率满足（>95%） x$?7)F&z  
    • 信噪比满足（<30db） NQiecxvt=  
    • 杂散光满足（<5%） !QR?\9`  
    1;:t~Y  
    11.总结 N' $DE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Ik-E4pxKo  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7|M$W(P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 x"l lX  
    • 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。 k CW!m  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 u->@|tEq  
     
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