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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 <|9s {z  
     *-"DZ  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 Z~)Bh~^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。 .si!`?K%[  
    g>)&Q >}=W  
    2．模拟任务 89ivyv;]U  
    E+-ah vk  
    %_C!3kKv~  
    DOE： GyQu?`  
    相位型衍射 F,}wQ N  
    光束整形器 ]FV,}EZ  
    直径：2mmx2mm  Xr'Y[E [  
    形状：圆形 F_0vh;Jo  
    相位级次：16     V("@z<b|  
    :MPWf4K2s  
    +I1>; {{  
    3.建模任务：入射光场 A3D"b9<D  
    X:Z4QqT  
    %_Gc9SI  
    高斯准直激光光束的光束参数 5%M 'ewu  
    w/+e  
    • 波长：632.8nm gI<e=|J6w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ~5LlIpf36|  
    %GS^=Qr  
    nv>|,&;  
     B>sSl1opI  
    4.建模任务：期望输出光场 2\Bt~;EIx  
    1_$y bftS  
    &,E^ y,r  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;s{k32e  
    sk* AlSlM  
    • FWHM-直径：0.5mm W$&{jr-p  
    • 边缘宽度：50um 2_i/ F)W  
    • 效率：>95%  g=W1y  
    • 信噪比（SNR）：>30dB vzDoF0Ts*p  
    • 杂散光：<5% aVTTpMY  
    oAaUXkQE  
     T^FeahA7;  
    ,pfHNK-u  
    5.设计方案 *$+k-BV  
    UC&f  
     %T9'dcM  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 IJX75hE0g  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 G-FeDP  
    MP"Pqt  
    3%`asCW$  
     Op''=Ar#sh  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 g Mhn\  
     .CU~wB@h  
    bEx8dc`Q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 x@^Kd*fo  
    • 用户必须输入所需的信息 fd Vye|%  
    - 入射场 %K@s0uQ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 79}voDFd  
    - 系统参数 Z?@1X`@  
    - 制造条件 }?PvNK]",  
    Wk3R6 V  
     2@!Ou$W  
    !{On_>` ,  
    7.设计过程 @|A w T  
    /m#!<t7  
    .4I "[$?Q  
    s Yp?V\Y"  
    kl4u]MyL#  
    snU $Na3  
    2Mqac:L  
    设计和优化过程由两步完成： T2Duz,  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 x[%z \  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 P?QVT;]  
     X0G Mly  
    8.系统模拟 f9`F~6$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N%3 G\|~Q  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 XLG6f(B=F  
    • 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。 z 'iAj  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >LqW;/&S<  
    gW0{s[}T  
     {R5{v6m_  
    l;u_4`1H  
    9. 初始几何光学设计的结果 g7>p,  
    G5;N#^myJ  
    `EFPY$9`D  
    H2EKr#(  
    [X9s\H  
    感兴趣的优化函数 V%kZ-P*  
    • 效率满足（>95%） IiX`l6L~W  
    • 信噪比不满足（<30db） g)o?nAr  
    • 杂散光不满足（>5% I\8f`l  
     49/j9#hr  
    R9dC$Y]\M  
     G{4~{{tI  
    [1Os.G2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Yh^~4S?  
           y2XeD=_'  
    r$=YhI/=  
    !21#NCw  
     SfHs,y6  
    PA=.)8  
    感兴趣的优化函数 WKHEU)'!  
    • 效率满足（>95%） xt{f+c@P  
    • 信噪比满足（<30db） d{~5tv- H  
    • 杂散光满足（<5%） $ N7J:Q  
    'yrU_k,h  
    11.总结 Dg:2*m_!j{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ;p$KM-?2D  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !a(#G7zA  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 T~*L [*F0  
    • 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。 g%Yw Dr=0t  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ax'jNol  
     
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