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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。 Sd\@Q% }o\  
    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。 mcXakWmi  
    }-Ma ~/  
    2．模拟任务 aKUr":z  
    /&|pXBY$;  
    /g9{zR [  
    DOE：  !fV6KkV  
    相位型衍射 ?^!dLW  
    光束整形器 i|O7nB@  
    直径：2mmx2mm AP7W)S  
    形状：圆形 w:LCm `d  
    相位级次：16     .5ycO  
    [ O)Zof  
    $^XPk#$m  
    3.建模任务：入射光场 A X#!9-m3  
    zn x_p /V  
    2r0!h98  
    高斯准直激光光束的光束参数 X]*/]Xx  
    &sgwY  
    • 波长：632.8nm :V2 Q n-N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 4|L@oTzx  
    {.OoOqq9  
    E!<$J^  
     oQXkMKZ  
    4.建模任务：期望输出光场 c+{4C3z  
    Z4-dF;7  
    KEN-G  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: @[RY8~  
    |K-lg rA  
    • FWHM-直径：0.5mm |*NrS<"  
    • 边缘宽度：50um XOwMT,=Z)  
    • 效率：>95% I`kp5lGD2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4w6K|v<X  
    • 杂散光：<5% `4q}D-'TF8  
    sN}@b8o@  
     NXNon*"  
    15:@pq\  
    5.设计方案 ko>_@]Jb  
    N6[^62  
    <3x#(ms!!  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 `VE&Obp[  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 5; [|k$ v  
    q$rA-`jw  
    rM=A"  
     K-C,+eI  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 PI \,`^)y  
     hF7mJ\  
    TkoXzG8yE<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xm0#4GFUS  
    • 用户必须输入所需的信息 Nt-SCLDM  
    - 入射场 vaOL6=[#:g  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） j/pQSlV  
    - 系统参数 z]|[VM?4L  
    - 制造条件 @qy*R'+  
    Jwt I(>cI  
     _5w?v~65  
    `>EvT7u  
    7.设计过程 *9ub.:EUwV  
    7B!Qq/E?g  
    D>e\OfTR:  
    p-r%MnT  
    PB67 ?d~  
    g Pj0H&,.  
    o>-v?Ug  
    设计和优化过程由两步完成： ASa!yV=g  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [(F<|f:n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 MH;%Y"EI  
     qg{<&V7fE  
    8.系统模拟 O)JUY *&I5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *>p(]_s,  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3ZlGbP#3w  
    • 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。 U"Hquo  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 M6*{#Y?  
    $,,>R[;w  
     K!c@aD:#  
    ('6g)@=\U  
    9. 初始几何光学设计的结果 3@`H<tP'6o  
    `N.$LY;8  
    ?b7g9 G4  
    &:I +]G/W  
    ou^nzm  
    感兴趣的优化函数 |ch^eb^7"  
    • 效率满足（>95%） ]z=Vc#+!  
    • 信噪比不满足（<30db） Rw\C0'  
    • 杂散光不满足（>5% %SO%{.}Z f  
     ^%%5  
    5Vo}G %g  
    ERRT_G?  
    f THun?Vn  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ?5v5:U(A  
           'cF%4F  
    *Z]WaDw  
    (5q%0|RzRs  
     sK%Hx`  
    ^_KD&%M6  
    感兴趣的优化函数 s >VEuLY*  
    • 效率满足（>95%） 7Fi2^DlgX  
    • 信噪比满足（<30db） zYG,x*IH  
    • 杂散光满足（<5%） N.{jM[\F  
    !UMo4}Y  
    11.总结 yLz,V}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 2>}\XKF).  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 h [IYA1/y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 pP0Vg'V  
    • 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。 $?)3&\)R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sVZZp  
     
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