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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。 OGSEvfW  
    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。 D6C -x  
    pHI%jHHJ  
    2．模拟任务 ')5jllxv  
    v :'P"uU;4  
    ')C _An>X6  
    DOE： S&4w`hdD>~  
    相位型衍射 &%_y6}xIw  
    光束整形器 Q1N,^71  
    直径：2mmx2mm w]]x[D]L  
    形状：圆形 :ofE8]  
    相位级次：16     ,g<>`={kK+  
    hq|j C  
    EvGUj$  
    3.建模任务：入射光场 e3HF"v]2!  
    18[?dV  
    dK=D=5r,  
    高斯准直激光光束的光束参数 j`LT`p"9S  
    ve64-D  
    • 波长：632.8nm BDB zc5Q(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^c;skV&S  
    2vk8+LA(6  
    D_,_.C~O  
     'vf,T4uQ"  
    4.建模任务：期望输出光场 e+]YCp[(  
    (rY1O:*S  
    ;GSfN  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +v`^_  
    { V =:O  
    • FWHM-直径：0.5mm z=8_%r  
    • 边缘宽度：50um \nWzn4f  
    • 效率：>95% nKZRq&~^E  
    • 信噪比（SNR）：>30dB D@YM}HXuj  
    • 杂散光：<5% ^<5^9]x  
    f|[5&,2<  
     $fU/9jTa  
    R - ?0k:  
    5.设计方案 J^<j=a|D  
    ;4O;74`Zh  
    `rOe5Zp$  
    • 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）。 `OF ;>u*:  
    • 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）。 ND99 g  
    ^/5E773  
    @Tj  6!v  
     LeRh (a`=$  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wTJMq`sY_  
     `P)64So-1  
    bj* v'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Liz 6ob  
    • 用户必须输入所需的信息 :ayO+fr#  
    - 入射场 :h](;W>H  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） L>R!A3G1  
    - 系统参数 !Z9ikn4A  
    - 制造条件 2Dwt4V  
    Nr*ibtz|D  
     ">4[+'  
    c9_4 ohB  
    7.设计过程 ph|2lLZ  
    e\bF_ N2VA  
    ^ _#gIT\  
    "~,(Xa3x  
    \2LA%ZU  
    #@OKp,LJ  
    w|U@jr*H]  
    设计和优化过程由两步完成： D3 Ea2}8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 f@V{}&ZWp  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 |GLn 9vw7S  
     ,r)d#8  
    8.系统模拟 !z&seG]@  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 f~(^|~ZT  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0aq-drl5\  
    • 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。 mm9S#Ya  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 TlZlE^EE<  
    '5+, lRu  
     ;{)@ghD  
    P)o[p(  
    9. 初始几何光学设计的结果 u+i/CE#w  
    w `9GygS  
    9?mOLDu}Q0  
    }v|[h[cZ  
    L[9+xK^g  
    感兴趣的优化函数 oeqJ?1=!  
    • 效率满足（>95%） {&AT}7  
    • 信噪比不满足（<30db） :\HN?_?{4  
    • 杂散光不满足（>5% oFx gR9  
     @X / =.  
    fJN9+l  
    7Bb@9M?i  
    KgkB)1s@n  
    10. 后续IFTA优化后的结果 S>zKD  
           T)?@E/VaS  
    _:z;j{@4  
    Iw-6Z+ 94  
     o~z.7q  
    dL Py%q  
    感兴趣的优化函数 kJ:5msKwC  
    • 效率满足（>95%） :zk.^q  
    • 信噪比满足（<30db） 6(;[ov1  
    • 杂散光满足（<5%） Q0cf]  
    m>m`aLrnb  
    11.总结 L?5t <`#lw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 fwGz00C/U  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 cN(QTbyl6Q  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 t jBv{  
    • 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。 PzG:M7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 p{_ O*bo  
     
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