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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 q{Gh5zg5O  
     =`*@OJHH  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 \03<dUA6  
    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。 Buso `G  
    V FM!K$_  
    2．模拟任务 Tay$::V  
    H0 Z o.Np  
    !4!qHJISa  
    DOE： b)x0;8<  
    相位型衍射 *|j4>W\J  
    光束整形器 H5#]MOAP  
    直径：2mmx2mm tK@7t0  
    形状：圆形 R>Dr1fc}  
    相位级次：16     H)h^|A/vO  
    BW6Ox=sr<  
    ;&gk)w6*  
    3.建模任务：入射光场 dl3;A_ 2  
    Q=>5@sZB  
    ~ o2Z5,H  
    高斯准直激光光束的光束参数 j^;P=L0=  
    E|>-7k")  
    • 波长：632.8nm %I9f_5BlT8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm vNs`UkA  
    b%*`}B  
    u,nn\>Y  
     wfe4b  
    4.建模任务：期望输出光场 */JYP +  
    Qd\='*:!  
    )t3`O$J  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6FJ*eWPC  
    /F9Dg<#a  
    • FWHM-直径：0.5mm >itNa.K  
    • 边缘宽度：50um  Qe7=6<  
    • 效率：>95% oemN$g&7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB h)fsLzn]Tf  
    • 杂散光：<5% y$bY 8L  
    Q"U%]2@=  
     M9o/6  
    ]cv|dc=  
    5.设计方案 F-b]>3r  
    k0N>J8y  
    !'rdHSy  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 _68vSYr  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ra6\+M~}e  
    jUKMDl H  
    yGNpx3H  
     2HSFMgy  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 x7<NaMK\  
     ]T|$nwQ  
    ]Jm\k'u[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 R) :Xs .  
    • 用户必须输入所需的信息 @k)J i!7  
    - 入射场 )+'=Zvgej=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） KM)f~^  
    - 系统参数 0G-obHe0  
    - 制造条件 =n ,1*  
    jIr\.i  
     +jZa A/  
    J5F@<vi  
    7.设计过程 5@r6'Z  
    j;b>~_ U%  
    %*!6R:gAp  
    &L5 )v\z  
    LxGD=b  
    ^^7@kh mNl  
     !QvmzuK  
    设计和优化过程由两步完成： .tGz,z}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S>h\D4.  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h!JyFc  
     CJCxL\  
    8.系统模拟 0;T7fKj  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 9 Xl#$d5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 4H,c;g=!  
    • 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。 \-]tvgA~&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Xe_djy'8  
    r5UV BV8T  
     1 eV&oN#  
    :<B_V<  
    9. 初始几何光学设计的结果 T30fp  
    ;92xSe"Ww  
    jUNt4  
    "OYD9Q''  
    k7rg:P  
    感兴趣的优化函数 u6?9#L(  
    • 效率满足（>95%） `:~Wu/Ogr  
    • 信噪比不满足（<30db） &v*4AZ['  
    • 杂散光不满足（>5% et~D9='E  
     ,aUbB8  
    f42F@M(:  
    /;Hqv`X7  
    KMkD6g  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .TdFI"Yn  
           e21J9e6z   
    /bo=,%wJ[  
    F1_,V?  
     ;Wy03}K4J  
    "5k 6FV  
    感兴趣的优化函数 kiN,N]-V  
    • 效率满足（>95%） 7?uDh'utt  
    • 信噪比满足（<30db） (!5Pl`:j"  
    • 杂散光满足（<5%） S .x>w/  
    ,q#SAZ/N  
    11.总结 ,9jk<)m]L  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @{fwM;me]P  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {D",ao   
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 R\&z3<-S  
    • 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。 BI-'&kPk  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q <D_QJ  
     
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