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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。 v6O5n(5,,  
    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。 `W'S'?$  
    _TjRvILC  
    2．模拟任务 k1Sr7|  
    M6"a w6  
    !'8jy_<9  
    DOE： I$JyAj  
    相位型衍射 TS@U0Ror  
    光束整形器 -k,?cEjCs  
    直径：2mmx2mm F tay8m@f  
    形状：圆形 !X+}W[Ic^  
    相位级次：16     ivJTE  
    +"JQ5~7  
    30Udba+{]p  
    3.建模任务：入射光场 UOkVU*{  
    a_k~z3wG  
    7x)32f"  
    高斯准直激光光束的光束参数 .'=-@W*  
    ?io ,8  
    • 波长：632.8nm pzcof#2  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm BD&AtOj[,  
    vfOG(EkG.?  
    RKwuvVI  
     i?|b:lcV  
    4.建模任务：期望输出光场 Y!3i3D  
    YbP}d&L  
    06>+loBG  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: HC(o;,spO  
    drh,=M\F  
    • FWHM-直径：0.5mm ]QmY`pTB`  
    • 边缘宽度：50um apv"s+  
    • 效率：>95% %p tw=Ju  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;Wig${  
    • 杂散光：<5% BaOPtBYA:  
    hXQo>t-$  
     wo_iCjmK  
    s^ K:cz  
    5.设计方案 89a`WV@}  
    <M M(Z  
    1L<X+,]@  
    • 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）。  4B'-tV  
    • 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）。 s-),Pv|  
    +3o 4KB}  
    Tizjh&*^  
     <k 7q 9"\4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 c$~J7e6$  
     Qd"u$~ qC  
    zH1ChgF=}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?CZ*MMV  
    • 用户必须输入所需的信息 Pc=:j(  
    - 入射场 l#;o^H i  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A?Gk8  
    - 系统参数 uG 7ll5Yy  
    - 制造条件 .:2=VLujU  
    |n\(I$  
     81Ityd-}  
    O%rt7qV"g2  
    7.设计过程 n^k Uu2g|  
    e(Ub7L#  
    {y==8fCJ  
    _43 :1!os  
    Nj;G%KAP  
    5vjtF4}7!  
    yMBFw:/o  
    设计和优化过程由两步完成： GM>Ms!Y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 c4xXsUBQk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 {b90c'8?a  
     6Z68n  
    8.系统模拟 Z*lZl8(`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 dJUI.!hv;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 s&Ml1 A:  
    • 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。 & *!) d"  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 n]J;BW& Av  
    oSB0P  
     v#Y9O6g]T  
    c`4i#R  
    9. 初始几何光学设计的结果 %XK<[BF  
    `~{ 0  
    " uHU!)J#z  
    4-{f$Z @  
    _3 3YgO  
    感兴趣的优化函数 Y<9Lqc.i  
    • 效率满足（>95%） b5d;_-~d  
    • 信噪比不满足（<30db） GXx/pBdy[4  
    • 杂散光不满足（>5% lO dw H"  
     iXFN|ml  
    b1frAA  
    y/yg-\/XF  
    _0=$ 2Y^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 u4;#~##  
           oEnCe  
    CAV Q[r5y  
    Wf!<Qot|R#  
     Fg -4u&Ik  
    )6,Pmq~)  
    感兴趣的优化函数 Pg/$ N5->  
    • 效率满足（>95%） &?j]L4%  
    • 信噪比满足（<30db） 8f{;oO  
    • 杂散光满足（<5%） coFQu ; i  
    =}Xw}X+[WY  
    11.总结 FV W&)-I  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8lcB.M  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H`X>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 u &s>UkR  
    • 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。 hp)k[|u;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $Hbd:1%i {  
     
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