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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。 98uV6b~g  
    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。 iC9 8_o_9  
    Zf65`K3  
    2．模拟任务 L;'"A#Pa  
    WYEKf9}  
    #]ypHVE  
    DOE： JU^lyi!  
    相位型衍射 _YLfL  
    光束整形器 c0;t4( &8  
    直径：2mmx2mm enSXP~9w  
    形状：圆形 OeS\7  
    相位级次：16     '~&9D:(  
    _U |>b>  
    Q2F+?w;,  
    3.建模任务：入射光场 S'_-G;g.  
    ~s]iy9i  
    A.EbXo/  
    高斯准直激光光束的光束参数 K%F,='P}  
    n1VaLD  
    • 波长：632.8nm 9+{G8$Ai  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm w6{TE(]zp  
    q(.:9A*0  
    -wSg2'b4E  
     /iJ4{p   
    4.建模任务：期望输出光场 37|&?||  
    V9dF1Hj  
    oIb|*gX^  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: TTt#a6eJ  
    49dd5ddr  
    • FWHM-直径：0.5mm pm_u  
    • 边缘宽度：50um Dm-zMCf}Q  
    • 效率：>95% #>mr[   
    • 信噪比（SNR）：>30dB 1M 781  
    • 杂散光：<5% _PlKhv}  
    t-0a7 1#e  
     G %Q^o5m  
    l33Pm/V2?  
    5.设计方案 Y! gCMLL  
     .5y+fL  
    zBk'{[y9L  
    • 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）。 '4|-9M3f  
    • 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）。 Y[K*57fs  
    ~R26  
    _q{c##K f  
     jg\Z;_!W  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 W^] 3XJP  
     #~l(]h@ )  
    h?;T7|^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >w^YO25q  
    • 用户必须输入所需的信息 T3pmVl  
    - 入射场 B9H@e#[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） bj"J'  
    - 系统参数 ,H19`;Q  
    - 制造条件 U2wbvXr5-  
    _G.>+!"2/  
     <-D0u?8  
    %^>ju;i^O  
    7.设计过程 ktdW`R\+  
    ~ ArP9 K "  
    26k LhFS  
    /O^RF}  
    82QGS$0V  
    ,]cD  
    o17ekML  
    设计和优化过程由两步完成： -cSP _1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 j(k: @  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 km1~yQ"bH  
     S4h:|jLUF  
    8.系统模拟 4W)B'+ZK8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x>*Drm 7  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 tP2qK_\e=  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Qe5U<3{JZ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ^,;z|f'% *  
    m$W <  
     t7?Zxq  
    eQD)$d_5  
    9. 初始几何光学设计的结果 6^"=dn6K  
    |<.lW  
    q"<acqK  
    Xp8]qH|K   
    .D: Z{|.1  
    感兴趣的优化函数 \a6^LD}B  
    • 效率满足（>95%） 7qg{v9|,  
    • 信噪比不满足（<30db） lobGj8uxq  
    • 杂散光不满足（>5% d\61; C  
     u*tN)f3  
    C~N/A73gF  
    "Za >ZRR  
    MF'$~gxo  
    10. 后续IFTA优化后的结果 }c`fW&  
           0\@dYPa&C  
    Y<Xz wro0  
    <Gt2(;  
     #&m0WI1  
    ]&i.b+^  
    感兴趣的优化函数 ;ml)l~~YU  
    • 效率满足（>95%） u a~CEs  
    • 信噪比满足（<30db） 4x;/HEb7?  
    • 杂散光满足（<5%） vpld*TL*  
    bLQ ^fH4ww  
    11.总结 00SbH$SU  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _',prZ*  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 f3Hed  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 L2pp6bW  
    • 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。 _/s(7y!  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 i 4%xfN  
     
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