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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。 ERE1XOe=D  
    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。 W"@FRWcd  
    u?>]C6$  
    2．模拟任务 p`i_s(u  
    BRx`83CK  
    Du3nK" -g  
    DOE： 8] BOq:  
    相位型衍射 u*<G20~A  
    光束整形器 1{.=T&eG#  
    直径：2mmx2mm v .ftfL!  
    形状：圆形 )/hb9+S  
    相位级次：16     gD\  =  
    {Y%X  
    Wy'H4Rg8  
    3.建模任务：入射光场 e(^\0=u<  
    RtR5ij1  
    j|u6TG  
    高斯准直激光光束的光束参数 '5Zt B<  
    9\|n2$H:  
    • 波长：632.8nm za ix_mR  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm jZm57{C#*?  
    ZjE!? '(ef  
    0#}@- e  
     ?]fd g;?@  
    4.建模任务：期望输出光场 OOEmXb]8  
    3zO'=gwJ  
    :(,Eq?  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: dz',!|>  
    .Q pqbp 8  
    • FWHM-直径：0.5mm {-sy,EYcw  
    • 边缘宽度：50um f3 lKdXnP  
    • 效率：>95% MSm vQ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB D cN s`2  
    • 杂散光：<5% 3f`+ -&|M  
    ^AWM/aY  
     t(4%l4i;X  
    U$J l5[`F^  
    5.设计方案 eCY gi7?  
    tQy@d_a=y  
    6#+&_ #9  
    • 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）。 ,zy4+GW  
    • 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）。 .1u"16_  
    jXO*_R  
    Vwp fkD`  
     eKlh }v  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 kfo, PrW`A  
     Y`QJcC(3  
    @0q%&v0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Vcg$H8m  
    • 用户必须输入所需的信息 b$P=rIB  
    - 入射场 qlJP2Ig~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -r_/b  
    - 系统参数 )TxAhaz+  
    - 制造条件 3 tMFJ ;*`  
    m'$]lf;*  
     B:=*lU.n  
    3&kHAXzM  
    7.设计过程 )p7WU?&I  
    ]<mXf~zg  
    ~xqRCf{8  
    jE.U~D)2YF  
    :tY ;K2wDM  
     Hq h  
    D}l^ow  
    设计和优化过程由两步完成： XM$r,}B k  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 a!}.l< )  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 XCO{}wU)>  
     &Ib8xwb:  
    8.系统模拟 m98j`t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2~+_T  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 !']=7It{  
    • 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。 8 M3Q8&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |l(rR06#.]  
    Af5O;v\  
     Fn*clx<  
    wxpE5v+f|  
    9. 初始几何光学设计的结果 ymSGB`CP  
    %iY-}uhO  
    a9qB8/Gg[  
    <#JJS}TLk  
    $;Lb|~  
    感兴趣的优化函数 9VdVom|e  
    • 效率满足（>95%） ncf=S(G+  
    • 信噪比不满足（<30db） )nyud$9w'  
    • 杂散光不满足（>5% |U%S<X  
     rxjMCMF  
    .Y[sQO~%  
    4]RGLN  
    \k_0wt2x1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 \Rop~gD  
           s2L|J[Y"s  
    J6/Mm7R  
    T (]  
     gP1~N^hke]  
    &Al9%W  
    感兴趣的优化函数 O79;tA<k  
    • 效率满足（>95%） ?#ue:O1  
    • 信噪比满足（<30db） /`#sp  
    • 杂散光满足（<5%） {@1.2AWg  
    !xyO  
    11.总结 ZYZQ?FN  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ork/:y9*y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2j8^Z  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 xcr=AhqM  
    • 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。 ik02Q,J  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X9C)FS  
     
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