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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。 qUe _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。 >DqF>w.1  
    ?1e{\XW  
    2．模拟任务 0XHQ 5+"8  
    N.F5)04  
    $vO&C6m$  
    DOE： 1<@SMcj>  
    相位型衍射 G#M)5'Q]U  
    光束整形器 EE/mxN(<  
    直径：2mmx2mm ']]d-~:  
    形状：圆形 nB[-KS  
    相位级次：16     ,Kit@`P%  
    \bA Yic  
    jN=<d q ~  
    3.建模任务：入射光场 F MfpjuHk  
    e|~MJu+1  
    Ucj?$=  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^)VwxH:s  
    KWTV!Wxb=K  
    • 波长：632.8nm rr<E#w  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm B5e9'X^ [  
    vdQoJWuB  
    8xpplo8  
     q2GW3t  
    4.建模任务：期望输出光场 FhE{khc#  
    ~6vz2DuB=  
    iyskADS  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: EeIDlm0o  
    IRdt:B|@  
    • FWHM-直径：0.5mm ON?Y Df  
    • 边缘宽度：50um 4#U}bN  
    • 效率：>95% |s|}u`(@9  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :5d>^6eoB?  
    • 杂散光：<5% W&z jb>0b0  
    xQy,1f3s+  
     !e$gp (4  
    ,Q`qnn&  
    5.设计方案 {Gxe%gu6K  
    p!.~hw9  
    y(A' *G9  
    • 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）。 g7oY1;  
    • 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）。 Onmmcem  
    U"oNJ8&%|  
    |<%!9Z  
     3v* ~CQy9  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 'CLZ7 pV  
     AeJ ;g  
    MB plhVK8  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 J[ds.~ $  
    • 用户必须输入所需的信息 Iv`IJQH>  
    - 入射场 50UdY9E_v}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） GW2\YU^{  
    - 系统参数 ^l &lwSRVt  
    - 制造条件 %p Wn9  
    AerU`^  
     V0ze7tSG[f  
    jX53 owZ  
    7.设计过程 0D-`>_  
    CB@7XUR  
    f~IJ4T2#N  
    3;nOm =I  
    ^:nc'C gP  
    XTol|a=  
    qHtQ4_Zn;  
    设计和优化过程由两步完成： J0G@]H  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ]5!3|UYS  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 8`=?_zF  
     ZsGvv]P  
    8.系统模拟 .6?"<zdPU  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 'uPAG;)m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 PK*Wu<<  
    • 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。 WhPP4 #  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Hq@+m!  
    'o$j~Mr  
     MJn-] E  
    uo F.f$%"  
    9. 初始几何光学设计的结果 sEhvx +(  
    g` rr3jP  
    $ {yc t  
    OvfluFu7  
    ^BsT>VSH6  
    感兴趣的优化函数 G5ATR<0m  
    • 效率满足（>95%） a[{$4JpK  
    • 信噪比不满足（<30db） ;\MWxh,K  
    • 杂散光不满足（>5% /Vlc8G  
     w,{h9f  
    ]lWqV  
    gF6> /  
    MBLZ:A| C  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k %I83,+  
           bWPsfUn#  
    [lmF2  
    {q>%Sr]9  
     +NlnK6T/  
    ZR>BK,  
    感兴趣的优化函数 .#EU@Hc  
    • 效率满足（>95%） yi7.9/;a  
    • 信噪比满足（<30db） K:Z$V  
    • 杂散光满足（<5%） )e(<YST  
    m^X51,+<  
    11.总结 %ms%0%  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -jH|L{Iyq}  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +Z`=iia>  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 y^2#;0W  
    • 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。 mc{z  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 6?Ncgj &@  
     
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