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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。 yJ?S7+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。 8t >nL  
    nv/'C=+L  
    2．模拟任务 0;2"X [e  
    4Bz:n  
    z6;6 o!ej  
    DOE： .l$:0a  
    相位型衍射 /m CE=  
    光束整形器 'CA{>\F$F+  
    直径：2mmx2mm #l#8-m8g)  
    形状：圆形 u+5MrS [  
    相位级次：16     'Uu!K!  
    yU'<b.]  
    6w)a.^yx7  
    3.建模任务：入射光场 =a^}]k}  
    =C 7WQ  
    ="J *v>  
    高斯准直激光光束的光束参数  {Bw  
    `R6dnbH  
    • 波长：632.8nm uJ T^=Y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm X)b@ia'"Wp  
    z1S p'h$  
    x ?24oO  
     )J{ .z   
    4.建模任务：期望输出光场 dpSNh1  
    h'ik19  
    VMIX=gTZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: y XT8:2M  
    F(KsB5OY?  
    • FWHM-直径：0.5mm 9wbj}tN\z  
    • 边缘宽度：50um .W s\%S  
    • 效率：>95% D1R$s*{  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 1Y'NG<d _  
    • 杂散光：<5% wl7 (|\-  
    |wINb~trz  
     D0^h;wJ=4+  
    `Vl9/IEk  
    5.设计方案 O+OUcMa,  
    j9xu21'!%  
    5D eo}(3  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 o2~P vef  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 %%FzBbWAO  
    gy>B 5ie  
    oju,2kpH7#  
     55Ya(E  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =}zSj64  
     C?j:+  
    qWM+!f  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 f0&%  
    • 用户必须输入所需的信息 F.),|t$\  
    - 入射场 rXP~k]tC  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }Xvm( ;  
    - 系统参数 gCq'#G\Z  
    - 制造条件 D$N;Qb  
    =;"=o5g_  
     V]NCFG  
    Z C<+BKS  
    7.设计过程 $C{,`{=  
    < 1[K1'7h  
    g%<n9AUl  
    |'-%d^ Z  
    CEW1T_1U<\  
    u4j"U6"]M  
    s'|t2`K("  
    设计和优化过程由两步完成： XY#.?<"Q8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 V503  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h4#'@%   
     _n1[(I  
    8.系统模拟 ,Qs%bq{t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,x$^^  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 T'{9!By,P  
    • 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。 Gk]ZP31u  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y_K W9T_  
    ||?@pn\  
     Xv3pKf-K  
    #_{Q&QUk  
    9. 初始几何光学设计的结果 o7 t{?|  
    T*nP-b  
    jD${ZIv  
    \<ysJgqUG  
    l0C`teO  
    感兴趣的优化函数 4(p`xdr}K  
    • 效率满足（>95%） 2vWn(6`  
    • 信噪比不满足（<30db） c]zFZJ6M  
    • 杂散光不满足（>5% 3~VV2O  
     C~R ?iZ.&U  
    J#t-." f6^  
    FWA?mde  
    t1]/Bw`j/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 m7DKC,  
           tj$[szo  
    'ZB^=T  
    K|YB)y  
     JQ 6M,O  
    [q U v|l1  
    感兴趣的优化函数 fjOq@thD  
    • 效率满足（>95%） =J4|"z:  
    • 信噪比满足（<30db） le]~Cy0  
    • 杂散光满足（<5%） SiUu**zC  
    ] |nW  
    11.总结 ^sB0$|DU  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _&/ {A|n  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Fj(GyPFG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Z XGi> E  
    • 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。 f:-l}Zj  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 .p,VZ9  
     
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