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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。 :0l(Ll KD  
    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。 1*"Uc!7.%  
    (`N/1}vk  
    2．模拟任务 &W%TY:Da|  
    WF]:?WE%  
    \GN5Sy]r  
    DOE： :d;5Q\C`  
    相位型衍射 f$/D?q3N  
    光束整形器 e:]$UAzp  
    直径：2mmx2mm s?G@ k}{  
    形状：圆形  i.]}ooI  
    相位级次：16     k dqH36&<  
    \]D;HR`vo  
    b]~M$y60q  
    3.建模任务：入射光场 D'X'h}+2  
    QZY (S*Up  
    a ]*^uEs  
    高斯准直激光光束的光束参数 VQCPgs  
    ;%)i/MGEB  
    • 波长：632.8nm oj/tim  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #KwFrlZ  
    z)0Fk  
    sr\MQ?\fB  
     DI\^ +P  
    4.建模任务：期望输出光场 j(SQNSFD  
    0t~--/lA  
    LTF%b AQ,  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >wn&+%i&  
    9/{g%40B^  
    • FWHM-直径：0.5mm <:p&P  
    • 边缘宽度：50um gm8H)y,  
    • 效率：>95% tf,_4_7#$  
    • 信噪比（SNR）：>30dB SOm~];[  
    • 杂散光：<5% HZm44y$/  
    X!@Gv:TD  
     }K/[3X=B  
    `yhL11 ]~  
    5.设计方案 P _ SJK  
    ,Ubnz  
    U> >J_2  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 =\3*;59\  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 1ayxE(vMcX  
    6 3HxQH  
    XDn$=`2  
     6O"0?wG+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 rScmUt  
     f7`y*9^  
    $R^"~|m3M  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Y3thW@mD05  
    • 用户必须输入所需的信息 \+,jM6l}-  
    - 入射场 5Hr"}|J<8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xsa* XR  
    - 系统参数 %VdJ<=@  
    - 制造条件 :( `Q4D~l  
    d#(xP2  
     .VI2V-Q  
    (<f[$ |%  
    7.设计过程 4fN<pG,  
    6 2LZ}yn_"  
    'd28YjtoX  
    h7*m+/O  
    {u:DC4eut  
    |HL1.;1  
    )qKfTt N`  
    设计和优化过程由两步完成： ak'RV*>mT  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $`uL^ hlj]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~h1'_0t   
     |ey6Czm  
    8.系统模拟 vX{]_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 m\Dbb.vBvW  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 F`3I~(  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 6l50IWj,T  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 kweypIB  
    9@!`,Co  
     ^rx]Y;  
    Pp}j=$&j\  
    9. 初始几何光学设计的结果 <)rol  
    $Q ?<']|A  
    P'g$F<~V  
    ,fL*yn  
    1X=}  
    感兴趣的优化函数 1(m8 9C[  
    • 效率满足（>95%） ?gTY! ;$P  
    • 信噪比不满足（<30db） -qs9a}iL  
    • 杂散光不满足（>5% #/YKA{  
     rHP5;j<]  
    A$ s4Q0Mf  
    h'wI/Z_'  
    l2$6ojpo  
    10. 后续IFTA优化后的结果 x ;kW }U  
           ? -6oh~W<  
    r=u>TA$  
    +}% 4]O;  
      aj1Zi3h  
    n&&X{Rl  
    感兴趣的优化函数 ~ZT(@w  
    • 效率满足（>95%） )y._]is)b  
    • 信噪比满足（<30db） h\jwXMi,tj  
    • 杂散光满足（<5%） @<l7"y;\  
    U"/":w ~  
    11.总结 *;Sj&O  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^xFZ;Yf  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 @*!8  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {8'I+-  
    • 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。 FL- sXg  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 U#-89.x  
     
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