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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。 QI4a@WB]ok  
    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。 #9/S2m2\YG  
    ./_4D}  
    2．模拟任务 7hAc6M$h;  
    Gj- *D7X5  
    XQStlUw8+  
    DOE： #@Rtb\9  
    相位型衍射 Y;1J` oT  
    光束整形器 &eFv~9  
    直径：2mmx2mm h,x'-]q  
    形状：圆形 D.,~I^W  
    相位级次：16     "vF7b|I  
    df8aM<&m3  
    fctVJ{?  
    3.建模任务：入射光场 9$=o({  
    FQBAt0  
    AkX8v66:  
    高斯准直激光光束的光束参数 x}7`Q:k=  
    %0lJ(hm  
    • 波长：632.8nm s}Q*zy  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ]-8yZWal  
    r!)jxIL\  
    6B&ERdoX  
     qVr?st  
    4.建模任务：期望输出光场 _<7e5VR  
    j9 O"!9$vQ  
    4^{~MgQWK+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: e) kVS}e?  
    oF=UjA  
    • FWHM-直径：0.5mm U,tWLX$@  
    • 边缘宽度：50um dL|*#e  
    • 效率：>95% }^Ky)**  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 6#(rWW "_  
    • 杂散光：<5% /u pDbP.O  
    a {4RG(I_  
     *K=Yrisz  
    [8rl{~9E  
    5.设计方案 #2Z\K>L  
    ?gl[ =N V  
    S1E=EVG  
    • 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）。 V38v2LI  
    • 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）。 7gP8K`w?[  
    t_{rKb,  
    vj+ S  
     rRd8W}B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 I>%@[h,+  
     rEY5,'?YHv  
    Q+=D#x  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 lArDOFl]x  
    • 用户必须输入所需的信息 zH1:kko  
    - 入射场 Ukg iSv+  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &J}w_BFww  
    - 系统参数 &46 Ro|XE`  
    - 制造条件 3`> nQ4zC  
    WG(%Pkowv  
     `ILO]+`5  
    \ 0aa0=  
    7.设计过程 v@;!fBUt  
    ;(~H(]D  
    <|c[ #f  
    e2*Fe9:  
    d ~3G EK  
    c(!8L\69V}  
    <s(<ax30  
    设计和优化过程由两步完成： <O30X !QuK  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ma7@vD  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 D$/*Z5Z)]  
     e= w.7DSE  
    8.系统模拟 (Gpk;DD  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 K!onV3mR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 r-IG.ym3  
    • 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。 sN9 SuQ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6/&aBE=  
    HT6+OK(~dJ  
     .m \y6  
    N77EM  
    9. 初始几何光学设计的结果 z{ydP Ra  
    BuIly&qbm<  
    n> O3p ~  
    7(< z=F  
    d vTsbs/6  
    感兴趣的优化函数 3f^~mTY9>]  
    • 效率满足（>95%） u=9)A9  
    • 信噪比不满足（<30db） _/%,ZoZ2  
    • 杂散光不满足（>5% RmcQGQ  
     9;k!dM  
    SFRQpQ06  
    o,;Hb4Eu  
    (XJ0?;js=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ZJeTx.Gi6  
           #}U*gVYe  
    >7^i>si  
    FZW:dsm  
     r7=r~3)  
    __N#Y/e ]  
    感兴趣的优化函数 u"*Wo'3I|  
    • 效率满足（>95%） %HK\  
    • 信噪比满足（<30db） b3RCsIz  
    • 杂散光满足（<5%） _]~= Kjp  
    c _faW  
    11.总结 84uHK)h<%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ON~K(O2g(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #Z.2g].  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,F)9{ <r]  
    • 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。 _[_mmf1;:'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 A]k-bX= s  
     
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