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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 !uLz%~F  
      olB?"M=H  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 |#^wYZO1U  
    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。 &!SdO<agZ  
    j'R{llZW  
    2．模拟任务 _0 Qp[l-  
    R?V s8?  
    e$u=>=jV]  
    DOE： &Op_!]8`U  
    相位型衍射 U-&dn%Sq  
    光束整形器 6vAq&Y{JB'  
    直径：2mmx2mm 2~h! ouleY  
    形状：圆形 ry)g<OA  
    相位级次：16     >x]b"@Hkw  
    3#<b!Yz  
     >\6Tm  
    3.建模任务：入射光场 c>!zJA B  
    w\ 4;5.$  
    V3r1|{Z(  
    高斯准直激光光束的光束参数 ek\8u`GC  
    3M\~#>  
    • 波长：632.8nm Aru=f~!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm C,r[H5G#  
    7)SG#|v[$  
     ieo Naq  
     ur7sf$  
    4.建模任务：期望输出光场 HqC 1Dkw  
    5#|D1A  
    s&&8~ )H  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ldk (zAB.  
    q$RJ3{Sf  
    • FWHM-直径：0.5mm ?&A)%6` ~  
    • 边缘宽度：50um O =m_P}K  
    • 效率：>95% 7~&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }%2hBl/  
    • 杂散光：<5% qw?#~"Ca.  
    #@%DY*w]v  
     ^F\RM4|,  
    OD{()E?1B  
    5.设计方案 J,q6  
    R. :~e  
    NN> E1d=  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 q9+`pj  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 K!~j}z*  
    VgGMlDl  
    8.JFQ/) i  
     1'Sr0 oEd3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 C.]\4e  
     4f~ c# 0?  
    v\lhbpk  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ={g.Fn(_  
    • 用户必须输入所需的信息 _UP =zW  
    - 入射场 ;|yd}q=p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） z3-A2#c  
    - 系统参数 }Br=eaY  
    - 制造条件 ]cQYSN7!SY  
    AUk-[i  
     A$ 2AYQ  
     vNWCv  
    7.设计过程 @~p;.=1]F  
    ??5y0I6+  
    0c}pg:XT  
    n1XJ uc~  
    #Sg< 9xsW  
    9f=L'{  
    9!XXuMWU<  
    设计和优化过程由两步完成： p9X{E%A<:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <b.O^_zQF  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~?6M4!u   
     ;r8< Ed  
    8.系统模拟 xxy (#j$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P55QE+B  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S[zETRSG  
    • 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。 DjLSl,Z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jK(]e iR$S  
    LC>bZ!(i#  
     "5wer5? t  
    2|a5xTzH  
    9. 初始几何光学设计的结果 2K:Rrn/cR  
    1`& Yg(  
    ;9&#Sb/  
    `/"*_AKAI  
    /`kM0=MMa  
    感兴趣的优化函数 KT3n -Y-,  
    • 效率满足（>95%） kO3N.t@n  
    • 信噪比不满足（<30db） (_0r'{`  
    • 杂散光不满足（>5% /}\Uw  
     F=g +R~F  
    C<B+!16  
    N\{{:<Cp\  
    UG !+&ii|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 '}5Yc,  
           Hd_W5R  
    S"<"e\\}"_  
    alp}p  
     b'O>qQ  
    b[/uSwvi  
    感兴趣的优化函数 bC h  
    • 效率满足（>95%） -dyN Ah?=  
    • 信噪比满足（<30db） fbrCl!%P  
    • 杂散光满足（<5%） 3;%dn \ D  
    w7E7r?)Wl|  
    11.总结 'eYM;\%('  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Vi*HG &DD  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 UJ?qGOM3x>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 u*6Y>_iA  
    • 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。 Vh}F#~BrI  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /idrb c  
     
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