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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 %k_JLddlW  
     *0@e_h  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 e [n>U@  
    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。 R0WJdW#  
    3h&s=e!  
    2．模拟任务 *zcH3a,9"x  
    js j" W&J  
    &x3y.}1  
    DOE： qM)^]2_-  
    相位型衍射 -c tZ9+LL  
    光束整形器 d{ &z^  
    直径：2mmx2mm P<1zXs.H  
    形状：圆形 :n=+$Dq  
    相位级次：16     Kfh"XpWc$  
    he,T\ };  
    XcXd7e  
    3.建模任务：入射光场 E+gUzz5  
    _z;N|Xe  
    9ccEF6o0=  
    高斯准直激光光束的光束参数 " 1 Bn/Q  
    N.]8qzW  
    • 波长：632.8nm YAO0>T<F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm J GdVSjNC  
    <}evOw2  
    BmZd,}{  
     d;z`xy(C  
    4.建模任务：期望输出光场 lPH]fWt<  
    Z`D#L[z$  
    TUT>*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8r5j~Df  
    #/aWG  x_  
    • FWHM-直径：0.5mm j$,`EBf`:<  
    • 边缘宽度：50um g#e"BBm=A  
    • 效率：>95% _$\T;m>'A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB g$ h!:wW  
    • 杂散光：<5% KF.?b]  
    W!{uEH{%l  
     E7N1B*KI  
    GYBM]mW^ W  
    5.设计方案 {d) +a$qj  
    LWY`J0/  
    M/BBNT  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ZEB1()GB  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 BQm H9g|2  
    J &c}z4  
    " `lRX  
     "B.l j)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 }hGbF"clqg  
     Ls9G:>'rR  
    2rA`y8g(L  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 c1c0b|B!U  
    • 用户必须输入所需的信息 `jP6;i  
    - 入射场 P",53R+"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rXA7<_Vg  
    - 系统参数 K%S k{'  
    - 制造条件 T\OLysc  
    :z.< ||T  
     ^NP" m  
    /q8n_NR  
    7.设计过程 /7*u!CNm  
    E_FseR6  
    &DgIykqN  
    k)4   
    .Emw;+>  
    zp d4uto5  
    pmfyvkLS  
    设计和优化过程由两步完成： n *U1 M  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 *8Gx_$t&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 >zXw4=J  
     BVG 3 T  
    8.系统模拟 * ,,D%L  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 1h|JKu0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9hcZbM]  
    • 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。 Kg9REL@,s  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _uL m!ku  
    ! XA07O[@  
     I(pU_7mw  
    /z6NJ2jb  
    9. 初始几何光学设计的结果 d!!5'/tmS  
    xEGI'lt  
    [&6l=a  
    IS"UBJ6p  
    ,_p_p^Ar\4  
    感兴趣的优化函数 f:e~ystm  
    • 效率满足（>95%） pkhZW8O  
    • 信噪比不满足（<30db） 6 :J @  
    • 杂散光不满足（>5% A-uEZj_RD=  
     SI U"cO4  
    ^KmyB6Yg  
    u[y>DPPx  
    yjc:+Y{5'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >AV?g8B;  
           u.R:/H<>~  
    J=5G<  
    J %URg=r  
     $}N'm  
    -_v[oqf$  
    感兴趣的优化函数 F(:+[$)  
    • 效率满足（>95%） Gb\}e}TB[  
    • 信噪比满足（<30db） Q l ql(*  
    • 杂散光满足（<5%） pJ1GB  
    TAIcp*)ZM  
    11.总结 4>gk XfTF  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |v:8^C7  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2 ES .)pQ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n"$D/XJO  
    • 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。 yD$rls:v<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 b2 duC  
     
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