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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。 Q8oo5vqQ#C  
    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。 Q%2Lyt"(  
    M3 u8NRd5|  
    2．模拟任务 F4%[R)  
    z]AS@}wWqg  
    m!g8@YI  
    DOE： <1BK 5%?  
    相位型衍射 yZ$;O0f&&  
    光束整形器 j//wh1  
    直径：2mmx2mm #.YcIR)  
    形状：圆形 qL.Y_,[[  
    相位级次：16     ^)l@7XxD  
    y(h(mr  
    b.*4RL  
    3.建模任务：入射光场 ,z )NKt#  
    "Cj#bUw  
    6CRPdLTDf  
    高斯准直激光光束的光束参数 /exl9Ilt]  
    d<? :Q  
    • 波长：632.8nm "]Dzc[Vp  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Qmx~_  
    !!%nl_I(  
    k.[) R@0%  
     "mDrJTWa  
    4.建模任务：期望输出光场 <# r.}T.l  
    1>x@1Mo+K  
    -xIhN?r)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D@W3;T^  
    !BuJC$  
    • FWHM-直径：0.5mm fZ:rz;tM  
    • 边缘宽度：50um 8z8SwWS?  
    • 效率：>95% = S8>  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :vyf-K 74M  
    • 杂散光：<5% Sc 3M#qm_  
    .hNw1~Fj  
     W<]Oo]  
    SJ7=<y}[d  
    5.设计方案 ^GaPpm  
    hcc-J)=m  
    |P0L,R  
    • 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）。 ]m#MwN$  
    • 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）。 LEnP"o9ZW  
    xWe1F2nY  
    V^/^OR4k  
     )TG0m= *  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7"NJraQ6  
     '!h0![OH  
    C{i;spc!bi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Bp{`%86S E  
    • 用户必须输入所需的信息 l@/kPEh  
    - 入射场 FDs^S)B  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） y&=19 A#  
    - 系统参数 [P c[{(  
    - 制造条件 l%U_iqL&  
    (My$@l973  
     yP9wYF^A\  
    L0|hc  
    7.设计过程 UQ?OD~7  
    g74z]Uj.B  
    rjQhU%zv  
    S Ljf<.S  
    ~ 9~\f  
    \j})Kul  
    #Q7x:,f  
    设计和优化过程由两步完成： OPt;G,$ta  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a(DZGQ-as  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 DcR}pQ(e  
     -YjgS/g  
    8.系统模拟 4zfRD`;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 X8SRQO^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g_U~.?Db7  
    • 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。 ^N2M/B|0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 sqpOS!]  
    PWN'.HQ  
     CL'Xip')T  
    m_Ac/ct f  
    9. 初始几何光学设计的结果 5 -WRv;  
    ?7nr\g"g(  
    T'b/]&0Tio  
    -llx:  
    dbuJ~?D,  
    感兴趣的优化函数 |*c\6 :  
    • 效率满足（>95%） 7kX$wQZ_  
    • 信噪比不满足（<30db） Am4^v?q  
    • 杂散光不满足（>5% KA-/k@1&  
     "`i:)Et  
    7Cd_zZ  
    g?[& 0r1  
    s\C8t0C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]dbSa1?  
           6(J4IzZ  
    4]aiT8))  
    #3Ej0"A@-B  
     ,c%K)KuPK.  
    8hKP  
    感兴趣的优化函数 BF@5&>E  
    • 效率满足（>95%） \SiHrr5  
    • 信噪比满足（<30db） Q-8'?S  
    • 杂散光满足（<5%） t.E4Tqzc>  
    B?#kW!wj  
    11.总结 9XoQO9*Q  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 S'!q}|7X 3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &`yOIX-H_  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8@ %mnyQ  
    • 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。 45+%K@@x  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 hY=w|b=Y  
     
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