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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。 @ bPQhn#(g  
    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。 QK% {\qu  
    0tC+?  
    2．模拟任务 GG5wiN*2S  
    !BP/#  
    8U*}D~%!  
    DOE： |(*ReQ?=  
    相位型衍射 F# y5T3(P  
    光束整形器 V?t^ J7{'  
    直径：2mmx2mm ),mKEpf  
    形状：圆形 1xar L))  
    相位级次：16     /^G1wz2  
    H@qA X  
    s6lo11  
    3.建模任务：入射光场 u= 5&e)v3  
    &#F>%~<or  
    :&HrOdz  
    高斯准直激光光束的光束参数 /=*h\8c~  
     T+9#P4  
    • 波长：632.8nm =66dxU?}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &{]zL  
    ;x$,x-  
    !<Ma9%uC{  
     93$'PwWgiF  
    4.建模任务：期望输出光场 0WaC.C+2i  
    t4/d1qW0  
    >Olg lUzA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %(MaH  
     ztKmB  
    • FWHM-直径：0.5mm S4aN7.'Q  
    • 边缘宽度：50um B<u6Z!Pp2  
    • 效率：>95% [KLs} ~H  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ARGtWW~:  
    • 杂散光：<5% [`BMi-WQ  
    --4,6va`e  
     P%A;EF~ v  
    7IB<0  
    5.设计方案 (/Lo44wT  
    ~,WG284  
    Q0K2md_%x  
    • 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）。 c Owa^;  
    • 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）。 5I`j'j  
    w=Ac/ 12  
    9=O`?$y  
     Ua\]]<hj"  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 C#d .3t  
     6c,]N@,Zw  
    [KR|m,QWp  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1G$fU zS  
    • 用户必须输入所需的信息 zP$0B!9  
    - 入射场 <ZcJC+k  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） dmI~$*  
    - 系统参数 mSF>~D1_  
    - 制造条件 OC34@YUj[  
    @M-i$ q[4  
     4r&DW'  
    }'L7<_  
    7.设计过程 yB0xa%  
    XVr>\T4  
    E w#UlA:"v  
    /~~aK2{^X~  
    %Xc50n2Z  
    W^#HR  
    yw2Mr+9I  
    设计和优化过程由两步完成： Hvqvggfi  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 E[q:65xl  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 fy]z<SPhVJ  
     w=Ai?u  
    8.系统模拟 <LL+\kfTZO  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OH.^m6Z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 KmS$CFsGL  
    • 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。 ^/@Z4(E  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 j3>0oe!  
    e.-+zkQ8EI  
     WK$75G,  
    zntvKOIh  
    9. 初始几何光学设计的结果 } DQ<YF+  
    2E5n07,  
    %87D(h!.I4  
    mV!Ia-k  
    LX f r  
    感兴趣的优化函数 }_Y&kaM  
    • 效率满足（>95%） TQ`s&8"P  
    • 信噪比不满足（<30db） <14,xYpE  
    • 杂散光不满足（>5%  PL"u^G`  
     QguRU|y  
    ]hE%Tk-  
    a(.q=W  
    0\tV@ 6p2=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m q#8 [D  
           hc7"0mVd{  
    xXb7/.*qE  
    WO;2=[#O;  
     ^.3(o{g  
    JG^fu*K  
    感兴趣的优化函数 Nm {|  
    • 效率满足（>95%） B:mtl?69g  
    • 信噪比满足（<30db） F:$*0!  
    • 杂散光满足（<5%） 5>r2&72=  
    kPRG^Ox8e  
    11.总结 #su R[K*S  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 J|$UAOEDa  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >wSrllmj@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (1%O;D.*?{  
    • 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。 w-{a>ZU0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Yt]Y(  
     
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