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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。 Q;>Yk_(S  
    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。 yy/'B:g  
    Tz6I7S-w  
    2．模拟任务 Pw]+6  
    -J 6`  
    a3MI+  
    DOE： o8:9Y js  
    相位型衍射 )d3C1Pd>  
    光束整形器 (p#c p  
    直径：2mmx2mm ~kV>nx2  
    形状：圆形 k1g-%DB  
    相位级次：16     Kp7)my  
    6:}n}q,V  
    _0u=}tc  
    3.建模任务：入射光场 T}?b,hNl$  
    C[Q4OAFG  
    %$b}o7U"s  
    高斯准直激光光束的光束参数 &?p( UY7'"  
    ,ko#z}Z4r,  
    • 波长：632.8nm xv147"w'v  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )Z4iM;4]  
    OB=bRLd.IR  
    CTg79 ITYk  
     P}Mu|AEG  
    4.建模任务：期望输出光场 =ePwGm1:c  
    Q: -&  
    kc$W"J@  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: x{!+ 4W;S  
    CaED(0  
    • FWHM-直径：0.5mm Bkn]80W  
    • 边缘宽度：50um /160pl 4  
    • 效率：>95% lUq `t K8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB v;z8g^L  
    • 杂散光：<5% "UY34a^I  
    8f~*T  
     # ^,8JRA  
    =s:kC`O  
    5.设计方案 ]YZ_kc^(V;  
    Z{%W!>0  
    e 5(|9*t  
    • 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）。 Zd-QZ<c";t  
    • 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）。 .& bc3cW  
    |Om][z  
    /'VuMMJ2  
     >#S}J LZ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  %>zG;4  
     {Eo Z }I  
    H%=;pD>o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Oel%l Y}m3  
    • 用户必须输入所需的信息 DN*M-o9  
    - 入射场 ebL0cK?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） `T%nGVl>\  
    - 系统参数  iSX:H;  
    - 制造条件 fK(:vwh  
    .;bU["fn)  
     eUu<q/FUMj  
    WT,dTn;W  
    7.设计过程 :*l\j"fX5  
    3h o'\Ysu/  
    ZX+0{E8a  
    Om7 '_}  
    h3\(660>$  
    n sN n>{  
    pK>/c>de  
    设计和优化过程由两步完成： gm:Y@6W  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 w9x5IRWk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h^WMv *2  
     VJr~h "[  
    8.系统模拟 S?'L%%Vo  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]d|M@v~c4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 voP #}fD  
    • 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。 V^ ;l g[:  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y!(w.G  
    XTb .cqOC  
     j\B taC  
    b9b`%9/L  
    9. 初始几何光学设计的结果 //$^~} wt  
    D iHj!tZN  
    Csgby(D*O  
    7D8 pb0`;J  
    %f&Bt,xEo  
    感兴趣的优化函数 m60hTJ?N)  
    • 效率满足（>95%） h,fahbH -  
    • 信噪比不满足（<30db） B.b sU  
    • 杂散光不满足（>5% 3c`  
     op&j4R  
    _39VL  
    OMjx,@9  
    tM:$H6m/(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 dleLX%P  
           .b2%n;_>.  
    ~dsx|G?p  
    ${t$:0R,h  
     ,mD$h?g  
    [S.zWPX9{  
    感兴趣的优化函数 ?U*sH2F  
    • 效率满足（>95%） Yka>r9wr  
    • 信噪比满足（<30db） aMgg[g9>t  
    • 杂散光满足（<5%） LXc;`]  
    kRiZ6mn  
    11.总结 T(kG"dz   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 iA"H*0  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  t|:XSJ9  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |'L$ogt6  
    • 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。 /cD]m  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ab_EH}j1\q  
     
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