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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。 F/tRyq`D  
    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。 SbMRrWy  
    (~F}O  
    2．模拟任务 uP8 cW([  
    e(1{W P  
    g%m-*v*  
    DOE：  myOW^  
    相位型衍射 =*+f2  
    光束整形器 )NZ&m$I|-  
    直径：2mmx2mm p`U#  
    形状：圆形 g?}h*~<b  
    相位级次：16     SnvT !ca  
    1{cF/ :o  
    !rqs!-cCQ  
    3.建模任务：入射光场 =Bh,>Kg  
    9M|#X1r{%{  
    3y:),;|5  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]eFNR1<OP  
    *(i%\  
    • 波长：632.8nm KlBT9"6"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qf [J-"o  
    4{6,Sx  
    {Q]7!/>>  
     {ynI]Wj`L  
    4.建模任务：期望输出光场 tLdQO"  
    mc,HliiJ  
    ~WB-WI\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +>a(9r|:  
    [fkt3fS  
    • FWHM-直径：0.5mm B*QLKO:)i  
    • 边缘宽度：50um '?{L gj^R  
    • 效率：>95% Q4N0j' QA  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %t:13eM  
    • 杂散光：<5% kqC7^x  
    OH 88d:  
     7eZwpg?K  
    0.(7R,-  
    5.设计方案 r>"l:GZ  
    DC$> 5FDv  
    vsI|HxpyC,  
    • 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）。 #xhl@=W;  
    • 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）。 y{tM|  
    $"Ci{iE  
    nnd-d+$  
     W7T2j+]  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \[B#dw#  
     i(q a'*  
    akgvV~5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 3%N!omAe  
    • 用户必须输入所需的信息 "!Hm.^1  
    - 入射场 WO+>W+|N  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }:b) =fs  
    - 系统参数 7#26Smv  
    - 制造条件 DPl&e-`  
    7Uh/Gl  
     : +fW#:  
    }\ya6Gi8  
    7.设计过程 79'N/:.  
    a)/ }T  
    IU]@%jA_:A  
    3J^'x  
    (xBWxeL~  
    Reg%ah|$/=  
    :YmFQ>e?  
    设计和优化过程由两步完成： Iw</X}#\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 t@BhosR-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m&6)Vt  
     ?NUDHUn_  
    8.系统模拟 nqib`U@"  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 lhFv2.qR  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 j sw0"d(  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 l;;"v) C8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 nrz2f7d$  
    sYyya:ykxT  
     j"P}Wn  
    p=f8A71  
    9. 初始几何光学设计的结果 {F*81q\  
    m<:g\_<  
    qMcOSZ%8J  
    )^Md ^\?  
    f9b[0L  
    感兴趣的优化函数 E#M4{a1  
    • 效率满足（>95%） W}>wRy  
    • 信噪比不满足（<30db） roWg~U(S  
    • 杂散光不满足（>5% Ap%tm)@1  
     aK'%E3!~=x  
    qMmhmH)Gp  
    ADlLodG  
    VrZ6m  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]1i1_AR'`  
           w 8oIq*  
    3 *[YM7y  
    <a$'tw-8  
     +Zi@+|"BCN  
    G\o *j |  
    感兴趣的优化函数 #p|7\Y  
    • 效率满足（>95%） PQ`~qM:3st  
    • 信噪比满足（<30db） >=3ay^(Y2D  
    • 杂散光满足（<5%） DTSK*a`  
    m<e-XT  
    11.总结 :~dI2e\:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 TmO3hKaP  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Bis'59?U_  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ; Uf]-uS  
    • 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。 9A9yZlt  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 hG%J:}  
     
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