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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。 `T&jPA9eY  
    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。 s:>\/[*>0c  
    v]VWDT `  
    2．模拟任务 .u z|/Zy  
    DN] v_u+}  
    ~O6\6$3b5E  
    DOE： 1;F`c`0<  
    相位型衍射 gm)@c2?.  
    光束整形器 Zjh2{ :  
    直径：2mmx2mm v|';!p|  
    形状：圆形 m#7*:i&@Y  
    相位级次：16     PBjmGwg7  
    v6=-g$FG  
    23]Y<->Eu<  
    3.建模任务：入射光场 z@ 35NZn  
    (5Nv8H8|  
    Vu8,(A7D%O  
    高斯准直激光光束的光束参数 #q\x$   
    /~p+j{0L3W  
    • 波长：632.8nm Wr?'$:  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm c3TKl/  
    jM)C4ii.-$  
    #I*QX%(H#  
     d^E [|w ;  
    4.建模任务：期望输出光场 GX{XdJD  
    iEyeX0nm  
    R:aa+MX(1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: muON> ^MbC  
    D<$XyP  
    • FWHM-直径：0.5mm WYcA8 X/  
    • 边缘宽度：50um 5VW|fI  
    • 效率：>95% i5}4(sV  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *iA4:EIP  
    • 杂散光：<5% c]k*}W3T  
    ne}+E  
     f9$xk|2g  
    G\d$x4CVGc  
    5.设计方案 l`9t}  
    i yesD  
    /b#l^x:j  
    • 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）。 I^\&y(LJF  
    • 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）。 =@x`?oev  
    ),:c+~@@kT  
    (rtY!<|p  
     \c,pEXG  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5Qwh(C^H  
     oPf)be| #  
    OPJ: XbG  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I?#85l{>  
    • 用户必须输入所需的信息 ^"\s eS  
    - 入射场 t&q N: J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） {V19Zv"j  
    - 系统参数 SymwAS+  
    - 制造条件 :nN1e  
    `O?T.p)   
     B;6]NCx D  
    $lA V6I.  
    7.设计过程 p/Sbt/R  
    Cs3^9m6;d  
    eDI= nSo  
    e>rRTN  
    EI~"L$?  
    `$LWmm#  
    Rgy- OA  
    设计和优化过程由两步完成： BAj-akc f  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 T  VmH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2zSG&",2D  
     M,5j5<7  
    8.系统模拟 S{]7C?4`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 uP3_FX: e  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 P;[OWSR[d  
    • 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。 ,fDEz9-,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~[o 4a'  
    _ZB\L^j)  
     %=we `&  
    pL=d% m.W  
    9. 初始几何光学设计的结果 #m{{a]zm^  
    F7L&=K$2y  
    [S]S^ej*8  
    O%~jop7# 6  
    |'ln?D:&  
    感兴趣的优化函数 5<pftTcZ  
    • 效率满足（>95%） 54;J8XT7  
    • 信噪比不满足（<30db）  kqYa*| l  
    • 杂散光不满足（>5% b i y4 d  
     =h6 sPJ  
    k#Of]mXXz  
    ,21 np  
    %D$,;{ew  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4D%9Rc0 G  
           `(+o=HsD  
    NgCuFL(Ic  
    Yb i%od&  
     W!blAkM%i  
    uJHu>M}~  
    感兴趣的优化函数 W6T|iZoV"r  
    • 效率满足（>95%） FsB^CxVg  
    • 信噪比满足（<30db） )Au6Nf  
    • 杂散光满足（<5%） RgorkZlVM  
    xqXDxJlns  
    11.总结 5J)=}e  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 do-ahl,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 o@]So(9f  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Q-Ux<#  
    • 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。 JjpRHw8\  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6$a$K,dZ  
     
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