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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。 ``>z8t[ks  
    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。 28 zZ3|Z3  
    7R,;/3wWjG  
    2．模拟任务 ^4et; F%  
    9ZuKED  
    35:RsL  
    DOE： moZeP#Q%  
    相位型衍射 u~~ ~@p  
    光束整形器 C 1)+^{7ef  
    直径：2mmx2mm E H|L1g  
    形状：圆形 ^ ~dC&!D  
    相位级次：16     VH vL:z  
    xE!b)@>S  
    '-3K`[  
    3.建模任务：入射光场 uG-S$n"7K  
    m[BpV.s  
    ant2];0p  
    高斯准直激光光束的光束参数 BnaI30-  
    {Q @?CT  
    • 波长：632.8nm p$` ^A  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =)a %,H  
    $ 'yWg_(  
    b1%w+*d<z  
     \[%_ :9eq  
    4.建模任务：期望输出光场 q_[`PYT  
    [Mj5o<k;I  
    p(9[*0.};  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: a %?v/Ku  
    tvJl&{-OX  
    • FWHM-直径：0.5mm dJlK'zK  
    • 边缘宽度：50um qLl4t/p  
    • 效率：>95% 8G3.bi'q   
    • 信噪比（SNR）：>30dB qxYCT$1  
    • 杂散光：<5% TP)o0U  
    :)FNhx3  
     7p>T6jK)  
    MM( ,D& Z  
    5.设计方案 D[4%CQ1m  
    yV31OBC:  
    E )2/Vn2  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Q5_,`r`  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 lA`-"  
    `G=+qti  
    ==trl#kQ%%  
     yh).1Q-D  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6z'0fi|EN  
     WcpH= "vm  
    Nz%pl!  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 'Zqt~5=5  
    • 用户必须输入所需的信息 w{]B)>! 1W  
    - 入射场 Z Z c^~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） B~,?Gbl+g  
    - 系统参数 3K/]{ dkD  
    - 制造条件 l>J%Q^  
    -iFFXESVX  
     Cv p#=x0  
    TJB4N$-}A  
    7.设计过程 ~{N#JOY}Z  
    UWdqcOr  
    , 10+Sh  
    -O?A"  
    8: uh0  
    llCE}Vdh  
     Bgai|l  
    设计和优化过程由两步完成： ISTAJ8" D  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4#I=n~8a  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #G\-ftA&  
     ?zVcP=p@  
    8.系统模拟 !#E-p?O.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >4HB~9dKU  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 K)h<#F  
    • 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。 *$/Go8t4u  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >,rzPc)  
    rxZk!- t)L  
     gLx?0eBBA  
    QX_![|=  
    9. 初始几何光学设计的结果 P E[5oH  
    1k"i"kRM  
    {3!A \OR  
    YeB C6`7y  
    )5Cqyp~P  
    感兴趣的优化函数 Cn.dv-  
    • 效率满足（>95%） Ad -_=a%  
    • 信噪比不满足（<30db） Eok8+7g0&  
    • 杂散光不满足（>5% KCqz]  
     TaKCN   
    w2U]RI\?2  
    a(h@4 x  
    $0]5b{i]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8zwH^q[`r  
           jASK!3pY  
    e`5:46k|  
    m5hu;>gt  
     }Fu2%L>  
    h}S2b@e|  
    感兴趣的优化函数 Q1H.2JXr  
    • 效率满足（>95%） 5F :\U  
    • 信噪比满足（<30db） XD[9wd5w8  
    • 杂散光满足（<5%） DG3Mcf@5  
    s GrI%3[e"  
    11.总结 &((04<@e  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 IY?o \vC  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 C?\HB#41  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 jank<Q&w  
    • 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。 d 5h x%M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >q&e.-qL  
     
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