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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。 Dvg'  
    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。 aTvyz r1  
    ^E70$yB ^  
    2．模拟任务 yKML{N1D  
    {7:1F)Pj  
    e>MtDJ5  
    DOE： imM!Me 0TE  
    相位型衍射 q,P.)\0A  
    光束整形器 J67 thTGFq  
    直径：2mmx2mm %J*1F  
    形状：圆形 '.v;/[0  
    相位级次：16     YWIA(p8Qkk  
    vMzL+D2)  
    {sw|bLo|+  
    3.建模任务：入射光场 ygz2bHpD~  
    [<@L`ki  
    OxJ HhF  
    高斯准直激光光束的光束参数 EXSH{P O+  
    &lzY"Y*hA0  
    • 波长：632.8nm GgpE"M?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm D$FTnY  
     ,$6si  
    qz` -?,pF  
     ToHx!,tDS  
    4.建模任务：期望输出光场 zZ[kU1Fyv  
    Z\0wQ;}  
    qsj$u-xhX  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K3zY-yIco  
    G? SPz  
    • FWHM-直径：0.5mm )u(,.O[cw  
    • 边缘宽度：50um b'O/u."O  
    • 效率：>95% JAxzXAsAR  
    • 信噪比（SNR）：>30dB c44s @ E  
    • 杂散光：<5% ! Vl)aL  
    iZ]^JPU}  
     t ]BG)]  
    Sstz_t  
    5.设计方案 xhALJfv  
    9"[,9HN  
    :a8Sy("  
    • 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）。 <SE-:T]sBz  
    • 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）。 (\qf>l+*  
    myo4`oH  
    1#Vd)vSP  
     ZKI8x1>Iq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 BiU>h.4=\(  
     /R|?v{S1  
    24od74\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3ko h!q+  
    • 用户必须输入所需的信息 +wj}x?ZeV  
    - 入射场 %0&,_jM/9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Lq3<&$  
    - 系统参数 ;-JF1p7;  
    - 制造条件 U9BhtmY  
    I!!cA?W  
     j~b NH~3  
    n%WjU)<  
    7.设计过程 5Y;&L!T  
    W /v &V#  
    ea{zL  
    PC5$TJnj3  
    =Fe4-B?I  
    iklZ[G%A0  
    hc W>R  
    设计和优化过程由两步完成： y=Eb->a){  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?0 cv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~APS_iG[  
     <XrXs  
    8.系统模拟 e6*,MnqBh  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 J<0sT=/2$  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 d v4~CW%Td  
    • 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。 3Z~_6P^ +N  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 uju'Bs7   
    me@`;Q3  
     Ca5LLG  
    o]I8Ghk>/z  
    9. 初始几何光学设计的结果 k"=*'  
    JS03B Itt  
    ,dd1/zm  
    fJNK@F  
    'Jek< 5  
    感兴趣的优化函数 ]D~Ibv{Y  
    • 效率满足（>95%） P];0,;nF  
    • 信噪比不满足（<30db） Ne;0fk O  
    • 杂散光不满足（>5% UFZOu%Y  
     W9} ,f  
    {\k }:)  
    w)&4i$Lk6  
    5MYdLAjV  
    10. 后续IFTA优化后的结果 )Ft+eMYti[  
           $KT)Kz8tF  
    8*Fn02 p  
    \ C$t  
     /V cbT >=  
    ?v:FGO  
    感兴趣的优化函数 }l}_'FmQ  
    • 效率满足（>95%） O46v  
    • 信噪比满足（<30db） ;,uATd|  
    • 杂散光满足（<5%） { 2Ew^Li  
    -Ju;i<  
    11.总结 _B^X3EOc  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ;xUo(^t7>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z0v?3v}9^  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 LN.*gG l  
    • 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。 Cb|1Jtb  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 o\><e1P  
     
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