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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。 ~NT2QY5!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。 !n9H[QP^9  
    Lc.=CBQ  
    2．模拟任务 dU`kJ,=Z  
    ~9%L)nC2'  
    \1Tu P}P  
    DOE： GCaiogiBg  
    相位型衍射 [B<htD&  
    光束整形器 z,pKy Inw  
    直径：2mmx2mm oasp/Y.p  
    形状：圆形 1vKAJ<4W  
    相位级次：16     m'{gO9V  
    i\~@2  
    MIa#\tJj  
    3.建模任务：入射光场 X{cFq W7  
    D d['e  
    1dDK(RBbQ  
    高斯准直激光光束的光束参数 .[mI9dc  
    8@b,>l$  
    • 波长：632.8nm @JB9qT  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm S7i,oP7  
    F|mppY'<J  
    /e|vz^#+1,  
     N_jpCCG~  
    4.建模任务：期望输出光场 P){b"`f  
    ^j~CYzmt  
    '" MT$MrT  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: R( 2,1f=d  
    vndD#/lXq  
    • FWHM-直径：0.5mm ;iA6[uz  
    • 边缘宽度：50um 3|++2Z{},  
    • 效率：>95% KZeaM  
    • 信噪比（SNR）：>30dB vs=8x\W  
    • 杂散光：<5% ~ 9Xs=S!  
    w3hG\2)[HS  
     b}&2j3-n,  
    LDX>S*cL  
    5.设计方案 "XKcbdr8-  
    su2|x  
    E ^ub8  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 hCpX# rg?  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 LIah'6qR  
    py-5 :g}d  
    KOv?p@d  
     <GdQ""X  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )By #({O  
     6h5DvSO  
    ?aMd#.&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @m`1Vq?O  
    • 用户必须输入所需的信息 Hl|EySno  
    - 入射场 6gy;Xg  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xZ=6  
    - 系统参数 rjaG{ i  
    - 制造条件 bM@8[&t a  
    XEX-NE"]  
     `4Db( ~  
    xZE%Gf_U  
    7.设计过程 ?z{Z!Bt?=)  
    5~!&x@  
    pw, <0UhV  
    _6Z}_SiOl  
    B5R/GV  
    K?J?]VCw  
    ABG>W>H-S  
    设计和优化过程由两步完成： x<=<Lx0B;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d,V]j-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &YpWfY&V  
     j&y>?Y&Sb  
    8.系统模拟 ^J-"8%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 LX%UkfA9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .9uw@ Eq  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 b0:5i<"w6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 .ng:Z7  
    ]"X} FU  
     nW"ml$  
    BpR#3CfW  
    9. 初始几何光学设计的结果 6 _n~E e  
    u^X,ASkQ  
    ,b${3*PPQ  
    r1]DkX <6  
    b&g`AnYT  
    感兴趣的优化函数 @ C"w 1}  
    • 效率满足（>95%） #U ?=D/  
    • 信噪比不满足（<30db） d@QC[$qXj  
    • 杂散光不满足（>5% cERmCe|/CG  
     au?5^u\  
    Y(97},  
    V|T3blG?D  
    /9k}Ip  
    10. 后续IFTA优化后的结果 LVAnZ'h/|  
           *nYb9.T]i  
    B,NHy C1i  
    F7N4qq1  
     *{%d{x}l  
     1k39KO@  
    感兴趣的优化函数 8 aC]" C  
    • 效率满足（>95%） l ]CnLqf&  
    • 信噪比满足（<30db） r4wnfy  
    • 杂散光满足（<5%） zKf.jpF^  
    \?K>~{)  
    11.总结 cuUlr  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 g| M@/D l  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 u EE#A0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 bA*T1Db,t>  
    • 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。 ATq-&1hs  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >G<.^~o  
     
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