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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。 [z~Nw#  
    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。 !7oy%{L  
    =F&RQ}$   
    2．模拟任务 8x" d/D  
    X W)A~wPBs  
    DSC4  
    DOE： 9qDGxW '1  
    相位型衍射 ]KeNC)R  
    光束整形器 ^{s0d+@{  
    直径：2mmx2mm {H V,2-z  
    形状：圆形 &[RU.Q!_H  
    相位级次：16     @"8QG^q8de  
    m'tk#C  
    3\+p1f4  
    3.建模任务：入射光场 fYy.>m+P1  
    d mz3O(]$  
    }L!`K"^O&  
    高斯准直激光光束的光束参数 CiI: uU  
    zRu`[b3u<  
    • 波长：632.8nm |esjhf}H>v  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G 7]wg>*  
    )^H9C"7T  
    W~3tQ!  
     k_>{"Rc  
    4.建模任务：期望输出光场 m;f?}z_\$  
    pXv[]v  
    6ZpcT&yL  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: #&83;uys  
    %>2t=)T  
    • FWHM-直径：0.5mm A=UIN!  
    • 边缘宽度：50um uR@`T18  
    • 效率：>95% SAh054/St  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |"qB2.[  
    • 杂散光：<5% T''+zk  
    wG5RN;`V  
     k{jw%a<Sc  
    c)MR+'d\WO  
    5.设计方案 2nkj;x{H$  
    ~[TKVjyO  
    |ozoc"'  
    • 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）。 WV1 Z  
    • 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）。 xsDa!  
    -!,]Y10  
    \.P}`Bpa  
     @O}j:b  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7&V^BW  
     ^:DhHqvK  
    DhNo +"!z  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F.pHL)37  
    • 用户必须输入所需的信息 |$w={N^4  
    - 入射场 AH'4H."o/9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） IXvz&4VD  
    - 系统参数 s9kLB.  
    - 制造条件 /lB0>Us  
    )]>G,.9C}  
     <ytKf<a%e  
    ?lDcaI>+n  
    7.设计过程 c48J!,jCd'  
    Pgw%SMEp  
    >xV<nLf/  
    /~l/_Jct@G  
    (GEi<\16[  
    0tCOb9  
    Ge:-|*F  
    设计和优化过程由两步完成： ;%7XU~<a  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 K= Z]#bm  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Eqmv`Z [_  
     gSr}p$N  
    8.系统模拟 E`uaE=Mdq  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _SIs19"lR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 bI]UO)  
    • 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。 Mj B< \g>  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \W`}L  
    iCnUnR{  
     YNC0Z'c9  
    '!^E92  
    9. 初始几何光学设计的结果 nN=:#4 >Y  
    u1) TG "+0  
    K>R;~ o  
    qSoBj&6y  
    r($_>TS&"  
    感兴趣的优化函数 B2G5h baA  
    • 效率满足（>95%） [pW1=tI  
    • 信噪比不满足（<30db） -[=AlqL  
    • 杂散光不满足（>5% L_U3*#Zdz7  
     Lk`k>Nn)  
    n-y^ 7'v  
    VX!Y`y^a  
    F8S~wW=\w  
    10. 后续IFTA优化后的结果 *{.&R9#7U'  
           y4/>Ol]  
    20/P M9  
    =tS[&6/  
     9*=@/1  
    }+{*, z  
    感兴趣的优化函数 hINnb7 o  
    • 效率满足（>95%） )&Kn (l)  
    • 信噪比满足（<30db） )iEa2uJ  
    • 杂散光满足（<5%） MJ>Qq[0  
     Qh|-a@  
    11.总结 V#zhG AMy.  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 /OhaERv  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 6VH90KAT  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a(}VA|l  
    • 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。 us\%BxxI9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 {{.sEi*  
     
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