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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。 voWH.[n^_  
    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。 7#8Gn=g  
    t=_^$M,yr  
    2．模拟任务 Qm%F]nyy  
    H= dIZ  
    18g_v"6o  
    DOE： .nV2 n@SR  
    相位型衍射 V0ze7tSG[f  
    光束整形器 jX53 owZ  
    直径：2mmx2mm 7y=>Wa?T[  
    形状：圆形 p [O6  
    相位级次：16     JJ.8V72;!Z  
    Z\0Rw>#  
    7Z-j'pq  
    3.建模任务：入射光场 7]{g^g.9-  
    9hp&HL)BOa  
    Uqr>8|t?  
    高斯准直激光光束的光束参数 yzK;  
    ">uN={Iy  
    • 波长：632.8nm /-=fWtA  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm {>&~kM@  
    De$AJl  
    ju~$FNt8R  
     b0P3S!E  
    4.建模任务：期望输出光场 dBWny&  
    #A63?kDE&&  
    6Z\aJ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,5DJ54B!  
    ;m/e|_4;y  
    • FWHM-直径：0.5mm uo F.f$%"  
    • 边缘宽度：50um pP<8zTLn  
    • 效率：>95% %L|fTndKH  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \Lx=iKs<  
    • 杂散光：<5% 4vhf!!1  
    =C %)(|  
     n. %QWhUB  
    7*:zN  
    5.设计方案 AGhenDN V  
    7vRtTP  
    ]>3Y~KH(  
    • 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）。 %"RJi?  
    • 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）。 )ycI.[C  
    N['DqS =  
    LG}{ibB  
     k %I83,+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 j,n:%5P\v  
     iOL$|Z(  
    p_$^keOL  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 {QG.> lB  
    • 用户必须输入所需的信息 F>;Wbk&[|  
    - 入射场 os V6=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  A l[ZU  
    - 系统参数 4,RPidv%O  
    - 制造条件 `[ZswLE  
    \aSP7DzqQ  
     p1N}2]e  
    |r9<aVlK  
    7.设计过程 9>RkFV  
    +VwQ=[y]  
    y^2#;0W  
    z?/_b  
    ?Uql 30A  
    Om3Ayk}  
    Pz)lq2Zm9  
    设计和优化过程由两步完成： 8ud12^s$  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $]7f1U_e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 AXyXK??  
     =m.Nm-g  
    8.系统模拟 l 9K`+c+t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \J LGw1F  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *-VRkS-G  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 q4ROuE|d  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 F5)`FM^R  
    s$Vl">9#  
     9a`Lr B  
    Y RZ\nun  
    9. 初始几何光学设计的结果 -CPtYG[s  
    8Vu@awz{L  
    Z\ hcK:  
    mK:gj&N7X|  
    OGZD$j  
    感兴趣的优化函数 <Iw{fj|  
    • 效率满足（>95%） dT| XcVKg  
    • 信噪比不满足（<30db） zt.k Nb  
    • 杂散光不满足（>5% HxI6_>n^I  
     _i_='dsyW/  
    Ft5A(P >  
    @SX%q&-  
    ki1(b]rf  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \`Hp/D1  
           c 4z&HQd  
    RZ6y5  
    *g5bdQ:Av~  
     /x3*oO1  
    B{Q}^Mcxy  
    感兴趣的优化函数 j6%W+;{/pj  
    • 效率满足（>95%） #GM^:rF  
    • 信噪比满足（<30db） 5|*{~O|  
    • 杂散光满足（<5%） "GMU~594  
    U]hqRL  
    11.总结 IQ&PPC  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 aH }/+Hu-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ^h?fr`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  : (UK'i  
    • 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。 p)biOG  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ZRMim6a4X  
     
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