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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 v?'k)B  
     ?=o]Wx0(9  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 -Y,Ibq  
    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。 $fpDABf  
    *xNjhR]7v  
    2．模拟任务 $R}iL  
    Jx[e{o)o  
    H ;}ue  
    DOE： ]V7hl#VO  
    相位型衍射 x-k /rZ  
    光束整形器 AyXKhj#Ml  
    直径：2mmx2mm NNV.x7  
    形状：圆形 |"&4"nwa  
    相位级次：16     {*  _ W  
    sSb&r  
    jS)-COk  
    3.建模任务：入射光场 gM]/Y6 *$b  
    3JO:n6  
    ]o[HH_`s@  
    高斯准直激光光束的光束参数 &%51jM<  
    Xst}tz62F  
    • 波长：632.8nm zT40,rk  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ,tc]E45  
    ol>=tk 8}  
    4p g(QeR  
     W| eG}`  
    4.建模任务：期望输出光场 oO,p.X%  
    bJ[1'Es `  
    @y%qQe/g  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1KEPD@0oxx  
    BbhdGFG1  
    • FWHM-直径：0.5mm c'4 \F9  
    • 边缘宽度：50um C_&tOt  
    • 效率：>95% :njUaMFoMA  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Wsz9X;  
    • 杂散光：<5% (bXp1*0 ;  
    7[,f;zG  
     Hh/#pGf2  
    *Fs^T^ ?r  
    5.设计方案 1%{(?uz9  
    2^j9m}`  
    U4/$4.'NQ  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 p_N=V. w  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 TMs\#  
    X> KsbOZ  
    T}LJkS~*l  
     Lf<9GYNy>`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @J)vuGS  
     ]5L3[A4Vu  
    [C#pMLp,~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |8rJqtf +&  
    • 用户必须输入所需的信息 2^+"GCo  
    - 入射场 "R]K!GUU  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） YRXe j  
    - 系统参数 au v\fR :  
    - 制造条件 6ns_4, e  
    sRG3`>1  
     mI18A#[ 3  
    a+Nd%hoe  
    7.设计过程 [!$>:_Vq/  
    :@L5=2Z+  
    HyMb-Us  
    w, wt<@}  
    r3)t5P*_  
    Ved:w^ ,  
    yLX\pkAt4  
    设计和优化过程由两步完成： XsCbA8Qv  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 EtG)2)  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。  -"H9W:  
     kDQXP p  
    8.系统模拟 cke[SUH,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "+60B0>sc  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 lUz@Em  
    • 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。 7]Yd-vA  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  '%4,!  
    )$i3j 1[;  
     YKk%;U*  
    |F`'m":$m  
    9. 初始几何光学设计的结果 VN;M;fMs  
    )c/BD C7g  
    D%btlw ?{  
    SfR_#"Uu  
    pcG q  
    感兴趣的优化函数 k[m-"I%ZFX  
    • 效率满足（>95%） }Q_i#e(S  
    • 信噪比不满足（<30db） cPSpPx  
    • 杂散光不满足（>5% G_@H:4$3  
     u8QX2|  
    ^S @b*  
    5=\b+<pE  
    I`l< }M  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ;'urt /  
           ho. a93  
    ~Gza$ K  
    B'yrXa|P  
     8?!Vr1x  
    W:G*t4i  
    感兴趣的优化函数 #Bjnz$KB  
    • 效率满足（>95%） l0f6Lxfz  
    • 信噪比满足（<30db） +$C5V,H ~  
    • 杂散光满足（<5%） Y`v&YcX;  
    3ly|y{M",  
    11.总结 ~}fpe>M:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 5{UGSz 1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \uH;ng|m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :1Ay_ b_J  
    • 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。 $oz ZFvJF  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 x.I-z@\E  
     
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