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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。 ;P3>>DZ  
    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。 x Y| yI>  
    SC'BmR"ox  
    2．模拟任务 B]1HS`*7  
    ^"1TPd|  
    5|{)Z]M%9  
    DOE： O:1DOUYXs  
    相位型衍射 Y[Es  
    光束整形器 ;;@IfZ ?j  
    直径：2mmx2mm eK9TAW  
    形状：圆形 B#]_8svO  
    相位级次：16     W}>=JoN^J  
    Raefj(^V  
    wy''tqg6  
    3.建模任务：入射光场 _vL<h$vD  
    ?yp0$r/  
    *wwhZe4V  
    高斯准直激光光束的光束参数 6^sHgYR  
    m=QCG)s  
    • 波长：632.8nm =N_,l'U\^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm eZNitGaU  
    @;m$ua*|:  
    +vz` go  
     hY+R'9  
    4.建模任务：期望输出光场 O-j$vzHpdY  
    l)Zs-V!M^\  
    ]M3# 3Ha"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >!}`%pk(  
    #XI"@pD  
    • FWHM-直径：0.5mm h~w4, T  
    • 边缘宽度：50um M/{g(|{  
    • 效率：>95% M-Y0xWs  
    • 信噪比（SNR）：>30dB x5OC;OQc  
    • 杂散光：<5% B;!f<"a8  
    ) r9b:c\  
     y? "@v.  
    [Uli>/%JB  
    5.设计方案 fYBH)E  
    '"'Btxz  
    ^mg*;8e Ga  
    • 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）。 }E;F)=E  
    • 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）。 ;xK_qBIP  
    "!H@k%eAM|  
    F}U5d^!2  
     A62<]R)n  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  ]>Si0%  
     ''S&e  
    dig~J\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 kZVm1W1  
    • 用户必须输入所需的信息 i"HgvBHx  
    - 入射场 We}lx{E  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |)o#|Qo  
    - 系统参数 RH(V^09[o  
    - 制造条件 =Ikg.jYq&F  
    f-g1[!"F  
     gWrAUPS[  
    zoP%u,XL  
    7.设计过程 iePf ]O*  
    xNpg{cQ=  
    lJ{V  
    1pP1d%  
    >t3'_cBC!  
    6:?rlh  
    jxw_*^w"  
    设计和优化过程由两步完成： W#XG;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 gUVn;_  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 8g*hvPc  
     = .oHnMX2M  
    8.系统模拟 '{ f=hE_/  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Y ?'tUV  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 GK{{7B  
    • 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。 8LJ{i%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 aMK~1]Cx  
    l#bAl/c`  
     IfV  3fJ7  
    b |7ja_  
    9. 初始几何光学设计的结果 [pgZbOIN37  
    <7n]Ai@Y  
    8)xt(~qF  
    otr>3a*'  
    pCU*@c!  
    感兴趣的优化函数 SwH2$:f  
    • 效率满足（>95%） #Hu~}zy  
    • 信噪比不满足（<30db） ~`eHHgX  
    • 杂散光不满足（>5% O~@fXMthh  
      k0H#:c}  
    c ~F dx  
    -<N&0F4|*  
    I*\^,ow  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Bct"X#W|&  
           uQeu4$k!  
    2 x 4=  
    `v nJ4*  
     ~}%~oT  
    Vhg1/EgUr  
    感兴趣的优化函数 oRq!=eUu_  
    • 效率满足（>95%） ohQAA h  
    • 信噪比满足（<30db） xxa} YIe8  
    • 杂散光满足（<5%） qv+R:YYOq  
    rdJB*Rlkh  
    11.总结 @"|i"Hk^  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 cH D%{xlb  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 X-JV'KE}^z  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 rZwB> c  
    • 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。 . (`3JQ2s  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  Mm= Mz  
     
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