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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 (Q @m;i>  
     7Fq|Zc`P  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 0 xPML}|V  
    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。 ] 03!K E  
    ]$z~;\T  
    2．模拟任务 P[Qr[74 )  
    4gYP .h:,  
    s#d>yx_b  
    DOE： 9_HEImk  
    相位型衍射  UWu|w  
    光束整形器 p}j{ <y  
    直径：2mmx2mm ^m5{:\ Xk  
    形状：圆形 0AaN  
    相位级次：16     Y(&phv&  
    'dx4L }d  
    1XSqgr"3  
    3.建模任务：入射光场 x[)S3U J  
    BkIvoW_  
    -5E<BmM  
    高斯准直激光光束的光束参数 /]YK:7*98  
    '2%hc\P6P  
    • 波长：632.8nm `_f3o,5  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p*>[6{$3)O  
    (US8Sc  
    wv1?v_4  
     <,LeFy\zW  
    4.建模任务：期望输出光场 !Dz:6r  
    <q_H 3|  
    ^goS? p/z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YpuA,r;"  
    H-I*;  
    • FWHM-直径：0.5mm IQH;`+  
    • 边缘宽度：50um ma-|L3 #  
    • 效率：>95% f(9w FT  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~kYF/B2*  
    • 杂散光：<5% @w2}WX>  
    [TNYPA> {  
     2!jbaSH(+  
    C@KYg/nYw  
    5.设计方案 Bw{W-&$o  
    %,>,J`  
    $bMeL7CN  
    • 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）。 }}ogdq  
    • 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）。 @GGyiK@  
    fF>H7  
    Phx/9Kk  
     !4 6 ^}3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 jP+4'O!s[  
     /AWHG._  
    u D . 0?*_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ==IL63  
    • 用户必须输入所需的信息 71f]KalqL  
    - 入射场 mTcLocx  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） z.{y VQE  
    - 系统参数 CNP?i(Rk  
    - 制造条件 SLBKXj|  
    %S@XY3jZY  
     $'e.bh  
    `UeF3~)>E  
    7.设计过程 u} KiSZxt  
    Q,jlKgB 5:  
    h#;yA"j1&  
    ,ll!19y  
    DNL TJrN  
    &\1Dy}:  
    A~h8 >zz*  
    设计和优化过程由两步完成： HLk/C[`u,  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ~-.q<8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 GhQ.}@*  
     bXtA4O  
    8.系统模拟 .}j@(D  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i3f/{D/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 smk0*m4  
    • 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。 mD|<qsY)  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lJq %me;4m  
    js2?t~E]  
     W/J3sAYv  
    $|A vT;4  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ih"f98lV  
    >o(*jZ  
    Oi7:J> [  
    M"~B_t,Nw  
    :%s9<g;-h_  
    感兴趣的优化函数 viKN:n! Ev  
    • 效率满足（>95%） [rGR1>U?i  
    • 信噪比不满足（<30db） [D /q%  
    • 杂散光不满足（>5% na%9E8;:&v  
     $z` jR*  
    t XfB.[U  
    /GCSC8T  
    Be-gGJG  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <;W4Th<4  
           |[xi"E\  
    W>s<&Vb  
    HaLEQ73  
     1=#`&f5f&  
    ? BBDk  
    感兴趣的优化函数 idz6m]{~yT  
    • 效率满足（>95%） V GM/ed5-  
    • 信噪比满足（<30db） M}us^t*  
    • 杂散光满足（<5%） -@AGQ+e  
    a'Aru^el  
    11.总结 6eQrupa  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 QULrE+@  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \#~~,k 6f  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 d6~wJMFl  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 >YPfk=0f0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 OhIUm4=|$  
     
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