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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 RI!!?hYm  
     M9.jJf  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 "A~\$  
    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。 "diF$Lj  
    rZLTai}`>  
    2．模拟任务 b2aPo M=  
    VE+Q Y9(  
    J/>Y mi,  
    DOE： {CG%$rh  
    相位型衍射 F-R4S^eV  
    光束整形器 G%Hr c  
    直径：2mmx2mm -8-  
    形状：圆形 3 q^3znt  
    相位级次：16     |>5NH'agV  
    iBVV5 f  
    7 <*sP%6bD  
    3.建模任务：入射光场 oTS*k: C'  
    TppR \[4]  
     )o`|t  
    高斯准直激光光束的光束参数 NTASrh  
    v#q7hw=  
    • 波长：632.8nm )s5Q4m!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm "-C.gqoB  
    3,DUT{2  
    $bIVD  
     1//d68*"  
    4.建模任务：期望输出光场 +)k%jIi!  
    0-M.>fwZ=  
    W&#Ps6)8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8iaP(*J  
    Cp`)*P2  
    • FWHM-直径：0.5mm % 3d59O  
    • 边缘宽度：50um u|&"l  
    • 效率：>95% 87l(a,#J  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -f@~{rK.L  
    • 杂散光：<5% tGDsZ;3Yr  
    ZX[ @P?A+-  
     `qnSq(tNq  
    FBJw (.Jr  
    5.设计方案 N9QHX  
    =Y Je\745  
    w/BaaF.0  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 z2*>5 c%  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 !LB#K?I  
    c}v>Mx  
    A.vWGBR  
     HJWk%t<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 M6 l S2  
     qIIc>By(\"  
    C ioM!D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ~3bH2,{L[  
    • 用户必须输入所需的信息 MWTzJGRT  
    - 入射场 TR}ztf[e  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） '0|0rwx  
    - 系统参数 DdDwMq  
    - 制造条件 }TE4)vXs  
    3pg_`  
     5q4sxY9T  
    TK^9!3  
    7.设计过程 uflRW+-2  
    ;%wQnhg  
    zr#n^?m  
    4+46z|  
    d h5%  
    K;j}qJvsb  
    ukNB#2 "  
    设计和优化过程由两步完成： 1@" L  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 L *",4!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Zw6UH;5  
     ~Y;_vU  
    8.系统模拟 [HO=ii]Wb  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )~@iM.}S2  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %*J'!PC9n  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 /A$mP)}tz  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^}Vx5[  
    R;D|To!  
     <;)qyP  
    3s25Rps  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~d5f]6#`  
    wX?< o  
    Ib V 7}  
    '1rHvz`B/"  
    lO)-QE+  
    感兴趣的优化函数 Qmbl_#  
    • 效率满足（>95%） j\SvfZ0"  
    • 信噪比不满足（<30db） U42B( ow  
    • 杂散光不满足（>5% %#gHa  
     En&`m  
    \M(#FS  
    *Y"j 0Yob  
    #\DKU@|h  
    10. 后续IFTA优化后的结果 v fnVN@ 5  
           FH Hi/yh  
    BBkYc:B=SA  
    #21t8  
     #0*OkZMt  
    (>.+tq}  
    感兴趣的优化函数 JY6&CL`C  
    • 效率满足（>95%） s}m.r5  
    • 信噪比满足（<30db） 0J \hku\  
    • 杂散光满足（<5%） .|d2s  
    $)(K7> P  
    11.总结 XHX$Ur9  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 f3bZ*G%f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 j)A$%xUo  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 F@C^nX9  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 +#$(>6Zu"{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 T][r'jWQ  
     
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