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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。 W3{k{~  
    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。 +q) ^pCC  
    eXnMS!g%Z  
    2．模拟任务 cliP+#  
    \M=" R-&b  
    qQ/j+  
    DOE： $4>K2  
    相位型衍射 + ?*,J=/  
    光束整形器 zjM+F{P8  
    直径：2mmx2mm 5Tb93Q@c  
    形状：圆形 1 W2AE?  
    相位级次：16     m]=|%a6  
    &Dqg<U  
    MCe =RR  
    3.建模任务：入射光场 h<6@&yzp  
    TTmNPp4q  
    G~8C7$0z  
    高斯准直激光光束的光束参数 TaG'?  
    3VB{Qj  
    • 波长：632.8nm )]n:y M  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm DWHl,w;[z`  
    zYYc#N/  
    puL1A?Y8UM  
     tE9%;8;H  
    4.建模任务：期望输出光场 _yJd@  
    Q6RBZucv  
    j*q]-$2E  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7od!:<v/  
    JdfjOlEb  
    • FWHM-直径：0.5mm v#(wc +[  
    • 边缘宽度：50um fHb0pp\[.  
    • 效率：>95% u(\b1h n  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }Wn6r_:  
    • 杂散光：<5% [FAoC3 k-h  
    +*DXzVC  
     c3`X19'%fM  
    x>!#8?-h  
    5.设计方案 4rw<C07Z  
    y2TJDb1  
    Pp@P]  
    • 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）。 +g/y)]AP  
    • 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）。 `Q, moz  
    g.s~Ph-G  
    `V$i*{c:#  
     Zc{at}{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Nf}G "!  
     zo7Hm]W`  
    U5Q `r7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 n3g3(} Q0  
    • 用户必须输入所需的信息 c9=;:E  
    - 入射场 &`Z>zT}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [L{q  
    - 系统参数 UCa(3p^V_  
    - 制造条件 k,0JW=Vh>|  
    hof:36 <  
     ES(b#BlrP/  
    V'mQ {[{R  
    7.设计过程 t1 OnA#]/_  
    #:v|/2   
    tOn/r@Fd^E  
    va:5pvt2&  
    <omSK- T-  
    }(hx$G^M  
    0AZ Vc  
    设计和优化过程由两步完成： GghZ".O  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nkG1&wiX  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 jRm v~]  
     l7ZqkGG]  
    8.系统模拟 'hf#Q9W5  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 gH,^XZe  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 f2`[skNj  
    • 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。 ?.LS _e_0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 JpcG5gX^B  
    7s4G|N[wR\  
     D2#3fM6  
    >KNiMW^V  
    9. 初始几何光学设计的结果 ~dkS-6q~Q  
    ;/XWX$G@  
    MXh0a@*]  
    QgqR93Ic  
    2TXrVaM  
    感兴趣的优化函数 7.,C'^ci  
    • 效率满足（>95%） bz[U<  
    • 信噪比不满足（<30db） u3a"[DB9c  
    • 杂散光不满足（>5% I% ivY  
     o+*YX!]#L  
    XT9]+b8(M  
    % r`hW \4{  
    A_tdtN<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ,6=j'j1#a  
           v,I4ozDx  
    `aD~\O  
    :XC~G&HuF6  
     I q]+O Q  
    \}P3mS"e3  
    感兴趣的优化函数 y'(( tBWa!  
    • 效率满足（>95%） mSm:>hBd  
    • 信噪比满足（<30db） i882r=TE3  
    • 杂散光满足（<5%） J: vq)G\F  
    I<L  
    11.总结 _ I"}3*  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 fd! bs*\X  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `|)V]<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /'' |bIPa  
    • 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。 RL4J{4K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q"7vzri  
     
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