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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。 CljEC1S#  
    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。 Z7Nhb{  
    1M[|9nWUC  
    2．模拟任务 s yb$%  
    uuy0fQQ8ti  
    ePxf.U  
    DOE： j>~ @vq  
    相位型衍射 C%P.`NxA  
    光束整形器 @VsK7Eo  
    直径：2mmx2mm 0b2;  
    形状：圆形 /|<0,ozoJ  
    相位级次：16     " j:15m5  
    UQtG<W]<  
    /!y3ZzL  
    3.建模任务：入射光场 1z3I^gI*i  
    NE Z ]%  
    ]O~/k~f  
    高斯准直激光光束的光束参数 <q|eG\01S  
    +:z%#D  
    • 波长：632.8nm p\xsW "=8q  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &<C&(g{Z  
    w Qp{z  
    b~K-mjJI  
     9(BB>o54r  
    4.建模任务：期望输出光场 IZ]L.0,  
    %5 <t3 H"  
    nm<S#i*  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^ X<ytOd5  
     TJb&f<  
    • FWHM-直径：0.5mm iEMIzaR  
    • 边缘宽度：50um td2bL4  
    • 效率：>95% 2V*<J:;wb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB l" H/PB<.  
    • 杂散光：<5% 79U 7<]-!  
    m RtE~~p  
     23`pog{n  
    7JP.c@s  
    5.设计方案 AFNE1q;{\  
    e1K{*h  
    v=+>ids  
    • 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）。 &E!-~'|z  
    • 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）。 3a,7lTUuB  
    y#e<]5I  
    R<1[hH9"o  
     Lmyw[s\U  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 C6,W7M[c  
     " gi 1{  
    $ZE"o`=7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |Oe$)(`|h  
    • 用户必须输入所需的信息 LD}ZuCp!  
    - 入射场 vlZ?qIDe  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Xdc>Z\0V  
    - 系统参数 SyR[G*djl  
    - 制造条件 )TgjaR9G  
    [Uu!:SZ  
     {\-IAuM  
    &k {1N.  
    7.设计过程 N/ mC,7Q  
    jo=,j/,l  
    ,0[h`FN  
    T WgI-xB  
    [a1}r=6~  
    \9dC z;  
    ?QCHkhU  
    设计和优化过程由两步完成： :. a}pgh  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :ug j+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 o@G <[X|ke  
     B1a&'WX?  
    8.系统模拟 HzF]hm,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }c*6|B@f  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0sKY;(  
    • 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。 g4*]R>f  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y>[u(q&09O  
    l]o&D))R  
     {sL(PS.z  
    9l :Bum)9  
    9. 初始几何光学设计的结果 l %{$CmG\  
    ,~- dZs  
    efF>kcIC  
    ?yt"  
    KBo/GBD]|  
    感兴趣的优化函数 h $}&N  
    • 效率满足（>95%） C/Dc1sj  
    • 信噪比不满足（<30db） hE>i~:~R  
    • 杂散光不满足（>5% 2@S{e$YK`  
     `P<m`*  
    f ^f{tOX  
    zy9# *gGq  
    ZO $}m?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "b"Q0"w  
           (s`yMUC+  
    )0JXUC e  
    ;yO7!{_  
     :jq   
    9RoN,e8!  
    感兴趣的优化函数 g2WDa'{L  
    • 效率满足（>95%） D-BWgK  
    • 信噪比满足（<30db）  w|>O!]K]  
    • 杂散光满足（<5%） ,#42ebGHR  
    c91rc>  
    11.总结 9+\3E4K  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Svo gvn  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4=>4fia&D  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?B2 T'}~  
    • 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。  CKv [E  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 eJrJ5mlI`  
     
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