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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。 L4@K~8j7  
    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。 L\6M^r >  
    @+&LYy72  
    2．模拟任务 .Yamc#A-  
    yJ[0WY8<kC  
    A]_7}<<N  
    DOE： a(m2n.0'>  
    相位型衍射 $P >  
    光束整形器 N~nziY*C,*  
    直径：2mmx2mm paA(C|%{  
    形状：圆形 wm+};L&_  
    相位级次：16     k%]3vRo<  
    {X!r8i  
    rX U  
    3.建模任务：入射光场 Fx]WCQo  
    k90YV(  
    BwN0!lsF3  
    高斯准直激光光束的光束参数 CQc+#nRe  
    rP'me2 B  
    • 波长：632.8nm H9Gh>u]}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm PF0_8,@U  
    +N]J5Ve-`t  
    F;Spi  
     T )&A2q  
    4.建模任务：期望输出光场 ^7`BP%6  
    (=FRmdeYl1  
    3xy<tqfr  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: IY1 //9  
    3 #n_?-  
    • FWHM-直径：0.5mm x f'V{9*  
    • 边缘宽度：50um Ex.yU{|c  
    • 效率：>95% m=1N>cq '  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nd`1m[7MNu  
    • 杂散光：<5% a)!o @  
    OMk y$d#  
     x[| }.Ew  
    xW+6qtG`  
    5.设计方案 ImA @}:  
    `](e:be}  
    m%0p\Y-/  
    • 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）。 ~kV/!=  
    • 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）。 Do9x XK  
    5G}?fSQ>  
    JT~4mT  
     ),_@WW;k  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )|cc X  
     GWGSd\z  
    |o7[|3:M  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 [=C6U_vU  
    • 用户必须输入所需的信息 g/4[N{Xf  
    - 入射场 O/^ %2mG  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^ G]J,+  
    - 系统参数 pG_;$8Hc  
    - 制造条件 OU E (I3_  
    )Dm s  
     ]43/`FX  
    {.`vs;U  
    7.设计过程 )w em|:H  
    pR<`H'  
    cF*TotU_m  
    .C%<P"=J4h  
    #{0HYg?(f  
    -au^;CM  
    eNh39er  
    设计和优化过程由两步完成： bt SRtf  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t}_r]E,{u  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _r#Z}HK  
     $L `d&$Vh  
    8.系统模拟 ?PLPf>e  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "37lx;CH  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 u$z`   
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 @ 6\I~s(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 t}a: p6D]  
    _1X!EH"  
     Xc ++b|k  
    2 B1q*`6R  
    9. 初始几何光学设计的结果 y<UK:^t31V  
    i%iL[id:w  
    LG0;#3YwH  
    %jJG>T  
    Xxj- 6i  
    感兴趣的优化函数 z9f-.72"X  
    • 效率满足（>95%） #!B4 u?"m  
    • 信噪比不满足（<30db） R>|{N9  
    • 杂散光不满足（>5% =}^9 wP  
     :]K4KFM  
    &$BjV{,/zc  
    !vi> U|rh  
    `?H]h"{7Q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 +.8 \p5  
           te`$%NRl  
    J`Q>3] wL  
    &N9 a<w8+  
     Y;eZ9|Ht9  
    ^S<Y>Nm]  
    感兴趣的优化函数 u2 I*-K  
    • 效率满足（>95%） Oamg]ST  
    • 信噪比满足（<30db） D>r&}6<  
    • 杂散光满足（<5%） Z3e| UAif  
    Rr$-tYy6  
    11.总结 nbp=PzZy  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 u]wZQl#-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 R+:yVi[F]U  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )6MfRw  
    • 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。 ,^r9n[M4M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ZgJQ?S$D  
     
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