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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。 6_KvS  
    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。 p4f9v:b[  
    /7#e  
    2．模拟任务 ik o>G  
    j [lS.Lb  
    }W}(k2r  
    DOE： 4vWiOcJF!O  
    相位型衍射 GWuKDq  
    光束整形器 AJEbiP  
    直径：2mmx2mm O)vGIp?f't  
    形状：圆形  d=^QK{8  
    相位级次：16     ;K\2/"$QD  
    4;Ucas6  
    Eej Lso#\  
    3.建模任务：入射光场 Q&r. wV|  
    V/2NIh  
    ,Kj>F2{  
    高斯准直激光光束的光束参数 JH]S'5X8K  
    6WZffB{-TK  
    • 波长：632.8nm bl a`B=r  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm x6R M)rr  
    e`g+Jf`AT  
    r+C4<-dT  
     )m;*d7l~p  
    4.建模任务：期望输出光场 W..*!UGl  
    o{#aF=`{  
    S:j{R^$k  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u~M$<|;  
    9!X3Cv|+L  
    • FWHM-直径：0.5mm H%Gz"  
    • 边缘宽度：50um G$TO'Ciu:  
    • 效率：>95% rN|=cn  
    • 信噪比（SNR）：>30dB l%_K$$C  
    • 杂散光：<5% (J5} 1Q<K  
    a`xAk ^w+  
     \h=*pAf  
    oMg-.!6  
    5.设计方案 */IiL%g4u  
    XjL3Ar*  
    i%.NP;Qq]M  
    • 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）。 Oe\(=R  
    • 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）。 8k-]u3  
    EB!ne)X  
    ;G8H' gM07  
     p*0[:/4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 j8Z;}Ps  
     a-|pSe*rx  
    [A =0fg5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1}la)lC  
    • 用户必须输入所需的信息 IXtG 36O  
    - 入射场 R&Nl!QTJj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [5L?#Y  
    - 系统参数 g=nb-A{#  
    - 制造条件 lj}3TbM  
    Lq>lj`>  
     \78^ O  
    }ZVond$y4  
    7.设计过程 4@fv%LOQo  
    RKzty=j4  
    @;OsHudd  
    !0?o3,of-  
    {Cm!5QYy  
    F\+AA  
    %r1#G.2YW  
    设计和优化过程由两步完成： }~zDcj_  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 yC1OeO8{  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "dIWHfQB  
     N,qo/At}R[  
    8.系统模拟 5n2!Y\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 xS_;p9{E  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 }UsH#!9.  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Ygk_gBRiC  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 F_:zR,P%#  
    <$-^^b(y  
     ~{lb`M^]h  
    *:TwO=)  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~xxq.rL"  
    5&Yt=)c\  
    2fr%_GNu  
    \u`P(fI!K%  
    k@lJ8(i^qU  
    感兴趣的优化函数 D%o(HS\E  
    • 效率满足（>95%） vVo'f|fW  
    • 信噪比不满足（<30db） 9k71h`5  
    • 杂散光不满足（>5% gq+0t  
     b>p_w%d[[J  
    lfM vNv  
    1 jB0gNe  
    u|}\Af  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0'*{BAWx  
           m   uO.  
    HcIJ&".~  
    g^A^@~M  
     Mu`_^gG  
    q-Z<.GTq  
    感兴趣的优化函数 R4;1LZ8XzS  
    • 效率满足（>95%） +I5\ `By=  
    • 信噪比满足（<30db） heIys.p  
    • 杂散光满足（<5%） :a)RMp+^0  
    l[[`-f8j  
    11.总结 s:6K'*  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W[J2>`k9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f3! Oc  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 P<R^eLZ<&  
    • 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。 bgE]Wk0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 p]S'pzh  
     
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