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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 i&!IG  
    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。 k v,'9z  
    J|W~\(W6i  
    2．模拟任务 ua/A &XQx  
    N0O8to}V  
    B0?E$8a  
    DOE： `4'v)!?  
    相位型衍射 }W#Gf.$6C  
    光束整形器 5,:>.LRA  
    直径：2mmx2mm =W.b7 6_  
    形状：圆形 WB'&W=  
    相位级次：16     L}h?nWm8  
    Sqed*  
    SZpBbX$  
    3.建模任务：入射光场 >)R7*^m{'  
    x>A(016:C  
    .>zXz%p  
    高斯准直激光光束的光束参数 R(74Px,/  
    2oXsPrtZ  
    • 波长：632.8nm gGxgU$`#c  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ZF_*h`B  
    e4b`C>>  
    jX-v9eaA  
     Gw:8-bxS  
    4.建模任务：期望输出光场 ^Y8?iC<+  
    +7U$qEG  
    :;cKns0OA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: M/x49qO#  
    H{VVxj  
    • FWHM-直径：0.5mm SQDllG84E  
    • 边缘宽度：50um Jt\?,~,  
    • 效率：>95% Z*tB=  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 1.+0=M[h  
    • 杂散光：<5% s$4!?b$tw  
    ry\Nm[SQ  
     8~YhT]R=  
    gXZC%S  
    5.设计方案 |Gx-c ,{{  
    'h53:?~  
    St7ZyN1  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 RZ#b)l  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 1Jg&L~Ws"  
    =3$JeNK9  
    i+( k  
     KC9_H>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~ OD}`  
     .:A9*,  
    rz+)z:u  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ~~!iDF\  
    • 用户必须输入所需的信息 x ok8  
    - 入射场 f]W$4f {  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 9gVu:o 1/  
    - 系统参数 Jte:U*2  
    - 制造条件 ZX[ @P?A+-  
    `qnSq(tNq  
     XZde}zUWn  
    h)fJ2]JW8W  
    7.设计过程 }K1v=k  
    T}d% XMXq  
    Y> ElE-  
    8;K'77h  
    ! eXDN  
    L}Nc kL  
     b)/,  
    设计和优化过程由两步完成： n`gW&5,,z  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 j ;}!Yn  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0aj4.H*%  
     wXI6KN-  
    8.系统模拟 BQ! v\1'C  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [hC-} 9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +LFh}-X{_  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 8WU_d`DF  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 xc{$=>'G  
    t M?3oO  
     MG6taOO!  
    6/e+=W2  
    9. 初始几何光学设计的结果 a^/j&9  
    FbO\#p s  
    x h|NmZg  
    xNDX(_U>\  
    Jd#g"a>zZ  
    感兴趣的优化函数 #fdQ\)#q>  
    • 效率满足（>95%） N~Zcrt_D  
    • 信噪比不满足（<30db） vU|=" #  
    • 杂散光不满足（>5% h2~b%|Pv  
     t$+[(}@ +  
    QE8;Jk-  
    *O6q=yg;K:  
    2o5Pbdel  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7l+>WB_]  
           Fh[Gq  
    EGD&/%aC  
    (zv)cw%  
     'UW]~  
    y*6-?@  
    感兴趣的优化函数 6KpG,%2L#  
    • 效率满足（>95%） dJ/(u&N  
    • 信噪比满足（<30db） |-vc/t2k>T  
    • 杂散光满足（<5%） H<YhO&D*u  
    ItLP&S=  
    11.总结 y&F0IJ|`@M  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B`I9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 v J `'x  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2p6`@8*34  
    • 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。 XMJEIG  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 |~V`Es +j  
     
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