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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。 ld:alEo  
    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。 >I~z7 JS  
    V_622~Tc/[  
    2．模拟任务 chzR4"WZFt  
    Vp"Ug,1  
    Go7hDmu  
    DOE： +J8/,d  
    相位型衍射 q*TKs#3  
    光束整形器 G11.6]?Gg  
    直径：2mmx2mm -8 =u{n  
    形状：圆形 a;(zH*/XK  
    相位级次：16     )Hm[j)YI  
    : ";D.{||  
    ~<OjXuYu  
    3.建模任务：入射光场 zb}+ m#q  
    ey\{C`(__y  
    3N0X?* (x|  
    高斯准直激光光束的光束参数 ruA+1-<f  
    rtmt 3  
    • 波长：632.8nm Q4LlToHn  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm *oX]=u&  
    `R52{B#&/  
    P`I G9  
     1$D`Z/N"A  
    4.建模任务：期望输出光场 :_,]?n  
    aX'g9E  
    |abst&yp  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %g@3S!lK  
    s_Oh >y?Aq  
    • FWHM-直径：0.5mm 05VOUa*pb  
    • 边缘宽度：50um  `pd   
    • 效率：>95% j*~dFGl)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB + >gbZ-S  
    • 杂散光：<5% RR"W O  
    xZ=FH>Y6'  
     (X_,*3Yxk  
    skD k/-*R  
    5.设计方案 6Vbv$ AU  
    m|2]lb  
    &Pg-|Ql  
    • 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）。 iVi3 :7*  
    • 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）。 )cqDvH  
    f,HzrHax  
    m9<%v0r  
     }8F$& AFt  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @f5@0A\0  
     M?~<w)L}  
    K l0tyeT  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 E?gu(\an@  
    • 用户必须输入所需的信息 cv*Q]F1%  
    - 入射场 7l#2,d4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） g y e(/N+I  
    - 系统参数 *iRm`)zC(  
    - 制造条件 PVD ~W)0m*  
    _95}ifSVm  
     <[y$D=n  
    0fPHh>u  
    7.设计过程 q 5v?`c  
    bxhg*A  
    f*T)*R_  
    g#'fd/?Q  
    UrhM)h?%  
    !V]MLA`  
    Z ]aK'  
    设计和优化过程由两步完成： U!\2K~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i2FD1*=/?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ;]&~D +XH  
     u3*NO )O  
    8.系统模拟 txml*/zL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^YG7dd_  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Hw?2XDv j  
    • 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。 Cl t5  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ia^%Wg7  
    rW FcIh5  
     5w,Z7I8  
    '6o`^u>  
    9. 初始几何光学设计的结果 1qLl^DW  
    i+)}aA  
    [*9YIjn  
    !]rETP_  
    b'7z DZI]  
    感兴趣的优化函数 mWli}j#  
    • 效率满足（>95%） hg?j)jl|  
    • 信噪比不满足（<30db） 9|N" @0<B  
    • 杂散光不满足（>5% ]>)u+|  
     ~[| V3h4v  
    Np|'7D  
    15xd~V?ai:  
    Q%& _On  
    10. 后续IFTA优化后的结果 80?6I%UB<  
           wC(vr.,F  
    >bfYy=/  
    ([,vX"4  
     OU,PO2xX9  
    n5Nan  
    感兴趣的优化函数 aNE9LAms  
    • 效率满足（>95%） 3XeXzPj  
    • 信噪比满足（<30db） 4<G?  
    • 杂散光满足（<5%） t."g\;  
    <%d51~@={I  
    11.总结 ?Oy'awf_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 bBUbw*DF)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 w4e%-Ln  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 t&GA6ML#s  
    • 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。 PIZ C;K4|  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 K*R)V/B/l  
     
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