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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。 >k:)'*  
    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。 sQR;!-j  
    *H;&hq  
    2．模拟任务 g?`w)O 7v  
    :D(:( `A=  
    pt=[XhxC(>  
    DOE： 9[:nW p^  
    相位型衍射 1wwhTek  
    光束整形器 A:N!H_x  
    直径：2mmx2mm !\p-|51  
    形状：圆形 A1i-QG/6  
    相位级次：16     6~^+</?  
    qlSMg;"Ghw  
    E#T'=f[r~  
    3.建模任务：入射光场 :5;[Rg5 2  
    I(<1-3~  
    Xa-]+_?Q  
    高斯准直激光光束的光束参数 |]Ockg[  
    2 !{P<   
    • 波长：632.8nm 5o&L|7]  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5-n N8qs  
    N:=D@x~]  
    e;Q~P]x  
     iTD{  
    4.建模任务：期望输出光场 I_v]^>Xw  
    _QCAV+K'  
    s9@IOE GAt  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5PdC4vI*+  
    wtMS<$  
    • FWHM-直径：0.5mm }**^ g:  
    • 边缘宽度：50um H,] D}r  
    • 效率：>95% cpf8f i  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^]OD+v  
    • 杂散光：<5% 9'O<d/xj/  
    }k'8*v}8  
     \\)3:1X  
    &AA u:  
    5.设计方案 tBdvk>d  
    8> Gp #T  
    3vDV   
    • 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）。 NeUpl./b  
    • 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）。 VM|8HR7U  
     Q"%L  
    <4^a (Zh  
     fFMG9]*  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 v^JyVf>  
     >KC*xa"  
    h1J-AfV  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  ,8@@r7  
    • 用户必须输入所需的信息 |(Io(e  
    - 入射场 _/7[=e}y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） w Xfy,W  
    - 系统参数 iQS?LksQX  
    - 制造条件 RQv`D&u_  
    to+jQ9q8  
     7 -bU9{5  
    P6;L\9=H<  
    7.设计过程 wN"irXG  
    O]i}r`E8,  
    (eG#JVsm9  
    5h1FvJg  
    =OTwP  
    Fpl<2eBg4  
    n(-XI&Kn  
    设计和优化过程由两步完成： dLG5yx\js  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 %;9wToyK>  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 LR'F/.Dx  
     ]@>bz  
    8.系统模拟 :E]A51  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 b[VP"KZ?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 bZ:w_z[3=  
    • 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。 592q`m\  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X|@|ZRN  
    i$"B  
     !Vv$  
    !&ac}uD^g  
    9. 初始几何光学设计的结果 EivZI<<a  
    {>>f5o 3  
    XEY((VL0  
    u%3Z +[  
    :W8DgL>l  
    感兴趣的优化函数 zr2%|YF  
    • 效率满足（>95%） GYyP+7K4l[  
    • 信噪比不满足（<30db） "~N#Jqzr:  
    • 杂散光不满足（>5% |'b=xeH.^<  
     f \[Z`D  
    s0qA8`Yu  
    Of SYOL7o  
    "PLZZL$+  
    10. 后续IFTA优化后的结果 p8Ts5n  
           $yI!YX&  
    9^3y\@ m  
    qbFzA i  
     z9u"?vdA  
    J'.U+XU  
    感兴趣的优化函数 zf4@:GM`  
    • 效率满足（>95%） VLkK6W.u  
    • 信噪比满足（<30db） e(,sFhR  
    • 杂散光满足（<5%） owJPEx  
    {{SeD:hx  
    11.总结 &iId<.SiJ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (KK9/k  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %7z  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 $@7S+'Q3  
    • 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。 r,EIOcz:  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 XW%!#S&;X  
     
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