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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。 $E\^v^LW  
    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。 V C-d0E0  
    ?E6^!4=,  
    2．模拟任务 YlTaN,?j  
    <YH=3[  
    -jB3L:  
    DOE： ^*0'\/N&  
    相位型衍射 yrnv!moc%t  
    光束整形器 \9`#]#1bx5  
    直径：2mmx2mm rh66_eV  
    形状：圆形 7b,(\Fm  
    相位级次：16     1yM r~Fo  
    4 j X3lq|  
    {WQq}-(  
    3.建模任务：入射光场 $5NKFJc  
    gv|"OlB  
    Od##U6e`  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~W-cGb3c  
    H}/05e  
    • 波长：632.8nm "u492^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm | &7S8Q  
    BRzfic :e  
    Z+4D.bA  
     dEp7{jY1O  
    4.建模任务：期望输出光场 Z.1> kZ  
    v+xB7w  
    ~e-z,:Af  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: aJzLrX  
    PyBD  
    • FWHM-直径：0.5mm *z8|P#@  
    • 边缘宽度：50um JeCg|@  
    • 效率：>95% , jU5|2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nL-K)G,  
    • 杂散光：<5% S\*`lJzPM  
    l1'6cLT`  
     sOpep  
    SwW['c'*]B  
    5.设计方案 AXPMnbUS  
    h&;t.Gdf  
    Gh\q^?}  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 +?dl`!rE  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 [0y$! f4  
    2VoKr)  
    M{mSd2  
     (Un_!)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 f-SuM% S_  
     Hy_;nN+e  
    ;j%BK(5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 k[kju%i4  
    • 用户必须输入所需的信息 Vsnuy8~k  
    - 入射场 :O= \<t  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }`\/f  
    - 系统参数 x@KZ ]  
    - 制造条件 V[nQQxWp=  
    p B;3bc  
     yuhnYR\`m  
    &ldBv_  
    7.设计过程 = ieag7!  
    D5,P)[  
    ])}(k  
    c>"cX&  
    Sa1 l=^  
    qIMA6u/  
    Ch \&GzQ  
    设计和优化过程由两步完成： |r%D\EB  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 36.N>G,  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 6CbxuzYer  
     tptN6Isuh  
    8.系统模拟 'T<iHV&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 G 2!xPHz  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 JM- t<.  
    • 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。 sarq`%zrk  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %zk$}}ti.  
    re?s.djT  
     :Bu2,EL*O  
    f"1>bW>R+  
    9. 初始几何光学设计的结果 e]=lKxFh&l  
    !V 2/A1?  
    mtz#}qD66  
    YH&bD16c3  
    Xce0~\_ A  
    感兴趣的优化函数 qt%D'  
    • 效率满足（>95%） N- H^lqD  
    • 信噪比不满足（<30db） 29CINC  
    • 杂散光不满足（>5% 91>fqe  
     fjk\L\1  
    ?`zXLY9q7  
    kVK/9dy-F  
    ^j#rZ;uc   
    10. 后续IFTA优化后的结果 r%:+$aIt  
           )WT>@  
    W"^wnGa@a  
    c:Wze*vI ;  
     o*U]v   
    B(xN Gs  
    感兴趣的优化函数 $`R6=\|  
    • 效率满足（>95%） J]f3CU,<N  
    • 信噪比满足（<30db） ; bHV  
    • 杂散光满足（<5%） {:@tQdM:i8  
    ^P151*=D  
    11.总结 Z87_#5  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *HEuorl  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #Zrlp.M4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 E dZ\1'&/9  
    • 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。 g~(E>6Y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 oy<WsbnS  
     
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