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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: 2023-03-23
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 `#8R+c=$  
    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。 ZKPkx~,U[  
    (b}7Yb]#c  
    2．模拟任务 r+p jv_R  
    8vW`E_n  
    bu&y w~  
    DOE： xF|*N<9(</  
    相位型衍射 n1(X%%2  
    光束整形器 E"&9FxS]^  
    直径：2mmx2mm 1W<_5 j_  
    形状：圆形 ah9',((!  
    相位级次：16     %\&dFwb  
    xumv I{  
    *v/*_6f*  
    3.建模任务：入射光场 VVl-cU  
    `3oP^#  
    hP<qKVy  
    高斯准直激光光束的光束参数 S]=Vr%irX  
    }?kO<)d  
    • 波长：632.8nm 1u+ (rVQN  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Kp8T;&<Iay  
    Hvo27THLo  
    &~f_1<  
     }*R6p?L5  
    4.建模任务：期望输出光场 +qf{ '|H  
    4:g:$s|SE[  
    M6#(F7hB  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 0*x?  
    Ib2pV2`h(  
    • FWHM-直径：0.5mm .Kwl8xRg  
    • 边缘宽度：50um Y g?{x@  
    • 效率：>95% ,`@|C Z-4A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Z"+!ayA7D  
    • 杂散光：<5% cSk}53  
    K.m[S[cy  
     /z:K#  
    @ RBwT  
    5.设计方案 X-F HJ4  
    nB0 ol-<  
    0+pJv0u  
    • 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）。 jMbK7 1K%  
    • 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）。 V1A3l{>L  
    Ngnjr7Q={T  
    =LnAMl#9  
     rSn7(3e4^  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 H]X)@n>  
     C ,hsr  
    }L9j`17  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @CF4:NNHw  
    • 用户必须输入所需的信息 _AYF'o-Cm  
    - 入射场 {H2i+"cF  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 54w-yY  
    - 系统参数 \/v$$1p2  
    - 制造条件 [=+/  
    xK3;/!\`  
     C<>.*wlp=  
    Q>$L;1E*,  
    7.设计过程 .SN]hLV5  
    9#!tzDOtD  
    9<S-b |!@  
    <b I,y_<K  
    7<D_ h/WV  
    qE{S'XyM,  
    ;zDc0qpw  
    设计和优化过程由两步完成： Uw"   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7i.aZ2a%  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ( Iew%U  
     )3sb 2 #  
    8.系统模拟 Kq$1lPI  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 6! 'Xo:p  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 NY x4& *le  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 =P{RHhWy;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }q9f,mz  
    Je,8{J|e  
     ty>O}9%  
    QUf_fe!,|  
    9. 初始几何光学设计的结果 G>x0}c  
    E<dN=#f6  
    0 i"OG( ,  
    dp_q:P4; B  
    Ek3O{<  
    感兴趣的优化函数 ?9+;[X  
    • 效率满足（>95%） m='OnTeOE  
    • 信噪比不满足（<30db） ] ?(=rm9u  
    • 杂散光不满足（>5% )f Rh^6  
     {y'k wU  
    d@hJ=-4  
    zeX?]@]Y  
    K4BMa]/U  
    10. 后续IFTA优化后的结果 *?{)i~  
           Rs wR DLl  
    #Z :r  
    T[~X~dqwn"  
     U*cj'`eqC  
    RMXP)[  
    感兴趣的优化函数 k:sh:G+=$d  
    • 效率满足（>95%） Y2Bu,/9^  
    • 信噪比满足（<30db） y@I"Hk<T  
    • 杂散光满足（<5%） I$$!YMm.N  
    O);V{1P  
    11.总结 *L=CJg  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 L6T_&AiL$  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 * 7CI q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4y 'REC  
    • 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。 *d(Dk*(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 vJ!t.Vou  
     
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