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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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    离线infotek
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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。 I,TJV)B  
    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。 1N6.r:wg)%  
    q.0Evr:  
    2．模拟任务 W!vN (1:(  
    M8dv y!D  
    }<R,)ZV^G  
    DOE： Zk,` Iq  
    相位型衍射 "yaz!?O>  
    光束整形器 rQmDpoy=  
    直径：2mmx2mm jz,Mm,Gi  
    形状：圆形 =1Nz* c  
    相位级次：16     j/.$ (E   
    8Na.H::cZ  
    -#<6  
    3.建模任务：入射光场 }L mhM  
    f@S n1c,Mk  
    Yc~(W ue  
    高斯准直激光光束的光束参数 w-iu/|}  
    PLD&/SgP*  
    • 波长：632.8nm Y-2IAJHS8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm  N>ncv  
    `+DH@ce  
    Lx%*IE|c  
     q4u,pm,@  
    4.建模任务：期望输出光场 "/e_[_j  
    7LEB ,bU  
    g)?Ol  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \Ui3=8(  
    jr/  
    • FWHM-直径：0.5mm &T.d"i  
    • 边缘宽度：50um bn 7"!6  
    • 效率：>95% f3yH4r?;w  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /my5s\;s|z  
    • 杂散光：<5% ?'_Ty`vT  
    E_q/*}]pE  
     nm"]q`(K  
    `iHyGfm  
    5.设计方案 YnR8mVo5Q  
    $4>(}  
    1O#]qZS}]  
    • 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）。 SjosbdD  
    • 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）。 vCvjb\S  
    aE|'%72g  
    cNbH:r"Ay  
     .lsD+}  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 J`6IH#54  
     z*V 8l*  
    2[!3!@.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $>JfLSyC  
    • 用户必须输入所需的信息 :g%hT$,]3b  
    - 入射场 @h&:xA56  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [}Q_T.4)E  
    - 系统参数 D\:dn  
    - 制造条件 R$XHjb)  
    V0)bPcS/  
     ,(u-q]8   
    n~"qbtp}  
    7.设计过程 oACbZ#/@n  
    SFu]*II;{  
    !dQmg'_V  
    (k^% j  
    /^]/ iTg  
    M)F_$ ICE-  
    %p48=|+  
    设计和优化过程由两步完成： >jU25"XI[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Y/x>wNW  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @T"-%L8PL  
     Y#,&Tu  
    8.系统模拟 lRk_<A  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 b(IZ:ekZ5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 c@E;v<r'  
    • 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。 0 k.\o"y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /Nc)bF%gX  
    0BwxPD#6bv  
     #<LJns\t   
    rp '^]Zx  
    9. 初始几何光学设计的结果 .5"s[(S  
    8(Cs<C!  
    ZaBmH|k  
    2Z-[x9t  
    !/ a![Ne  
    感兴趣的优化函数 "ejsz&n  
    • 效率满足（>95%） SK5_^4  
    • 信噪比不满足（<30db） z`qb>Y"xf3  
    • 杂散光不满足（>5% >\!G43Q=  
     ZEp>~dn;  
    y7t'I.E[+  
    \#h{bnx  
    %[4u #G`  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =F2`X#x_j  
           /F$E)qN7n  
    eZ oAy[  
    +7Uv|LZ~@  
     fN1b+ d~*6  
    !kG|BJ$j  
    感兴趣的优化函数 k|czQ"vaI  
    • 效率满足（>95%） DfU]+;AE  
    • 信噪比满足（<30db） ?I8r2M]  
    • 杂散光满足（<5%） cL<,]%SkE  
    bv;. 6C(T<  
    11.总结 nC%<BatQ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 VKtlAfXy~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 .kU}x3m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =r)LG,w212  
    • 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。 Q #X'.](1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 W}y)vrL  
     
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