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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。 Q b^{`  
    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。 7Q!ksp  
    jga; q  
    2．模拟任务 yq.@-]ytZ  
    +^9^)Ur|  
    UwW@}cy,L  
    DOE： H {=]94  
    相位型衍射 c%5P|R~g]p  
    光束整形器 N-l`U(Z~P  
    直径：2mmx2mm 7NJl+*u  
    形状：圆形 J;>;K6pW  
    相位级次：16     rTR$\ [C  
     !y@\w  
    ?J$k 5;  
    3.建模任务：入射光场 /cClV"S*G  
    e^*&&  
    LHtO|Utn(  
    高斯准直激光光束的光束参数 'Qt[cW  
    iU+SXsXLR4  
    • 波长：632.8nm rZ,qHM  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm PZ/ tkw  
    qD%88c)g  
    w&IYCYK_  
     0-PT%R  
    4.建模任务：期望输出光场 7y^)n<'co  
    JA{kifu0+  
    d%}?%VH  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "L5w]6C4  
    6Zpa[,gm  
    • FWHM-直径：0.5mm W.4R+kF<  
    • 边缘宽度：50um C1A  X  
    • 效率：>95% D*@'%<?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB zji9\  
    • 杂散光：<5% Ip{hg,>  
    =9,mt K~  
     Q:) 4  
    (f"Qz~R|6_  
    5.设计方案  @mw1__?  
    2L^/\!V#  
    Rm3W&hQ  
    • 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）。 YQ+8lANC  
    • 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）。 HpbwW=;V  
    W+u@UJi  
    bBINjs8C_  
     n jd2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 bh" Caz.(t  
     )2"WC\%  
    4qDa: D"5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 fBTNI`#  
    • 用户必须输入所需的信息 .z CkB86  
    - 入射场 $ ^)g,  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @/aJi6d"^E  
    - 系统参数 9Cd=^Im5  
    - 制造条件 no\G >#  
    Lm$KR!z  
     >mQD/U  
    8F\'? 7  
    7.设计过程 q: F6MW  
    pV<K=;:x>  
    *#p}FB2H#  
    a@|`!<5  
    + d>2'  
    6k')12~'  
    %eF=;q  
    设计和优化过程由两步完成： O|m-[]  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 p8]XNe  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Q_/UC#I8  
     ,X| >d  
    8.系统模拟 .4 NcaMj  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5a6d3u/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @0:Eg1-  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 EP4?+"Z  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =s AOWI,8!  
    M$v\7vBgO!  
     c~M'O26bW  
    V 7 p{'C   
    9. 初始几何光学设计的结果 *` -  
    (eT9N_W  
    }q_Iep  
    heES [  
    ,~=+]9t  
    感兴趣的优化函数 9;gy38.3  
    • 效率满足（>95%） \Pfm>$Ib=  
    • 信噪比不满足（<30db） j0cB#M44  
    • 杂散光不满足（>5% $W;r S7b  
     gT fA]  
    KVC18"|f  
    Zz|et206  
    rJ4A9d3:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 oj6=.   
           k:U%#rb;  
    @gx]3t*]I  
    d^Cv9%X  
      ^AwDZX  
    Q >h7H{c  
    感兴趣的优化函数 pmUC4=&e  
    • 效率满足（>95%） 5p.#nc!;y  
    • 信噪比满足（<30db） TY+Rol;!  
    • 杂散光满足（<5%） 74A&#ecb{  
    bT:;^eG"  
    11.总结 Q:b>1  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 R,hwn2@B  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 rgv$MnG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W1}d6Sbg  
    • 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。 '8^>Z.~V  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 & @ $D(  
     
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