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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。 #i8] f{  
    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。 /!V) 2j,  
    .+;;-]})  
    2．模拟任务 g3} K  
    aCq ) hR  
    wRa$b  
    DOE： yc#0c[ZQu  
    相位型衍射 ?!h jI;_&  
    光束整形器 gJkk0wok C  
    直径：2mmx2mm lk$@8h$vS  
    形状：圆形 0 e}N{,&Y  
    相位级次：16     Fp_?1 y  
    3X0"</G6  
    yo#aX^v~y  
    3.建模任务：入射光场 z NF.nS}:  
    MDHTZ9 4\Q  
    $IM}d"/9  
    高斯准直激光光束的光束参数 .4jU G=  
    69z,_p$@:  
    • 波长：632.8nm 7Vn;LW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm YA";&|V  
    q_h=O1W  
    M<4tjVQ6  
     p~n62(  
    4.建模任务：期望输出光场 Kzj9!'0R  
    )L)jvCw,e  
    {Qe 7/ln!  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: -3z$~ {  
    pj~Ao+  
    • FWHM-直径：0.5mm 9Y6Ear .W  
    • 边缘宽度：50um _{eH" ,(  
    • 效率：>95% F5hOKUjv  
    • 信噪比（SNR）：>30dB TA2?Ia;@xV  
    • 杂散光：<5% &!kD81?Mm  
    8&g`Uy/b  
     &jg..R  
    ([mC!d@a  
    5.设计方案 sQ4~oZZ  
    i`FskEoijq  
    0q@U>#  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 *dTI4k  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 cZ<@1I5QK  
    4iDlBs+  
    3NLC~CJ  
     T i{~  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~{8X$xs  
     <~rf;2LZ  
    LW"p/`#<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 U2lDTRt  
    • 用户必须输入所需的信息 q|;Sn  
    - 入射场 -Um|:[*I  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） */T.]^  
    - 系统参数 MPexc5_  
    - 制造条件 \Y>!vh X  
    [K*>W[n  
     $@ous4&  
    @TvoCDeI  
    7.设计过程 b?=>)':f  
    g9rsw7  
    /]_a\x5Ss  
    J Uf{;nt  
    Q>G lA  
    |JR;E$  
    2l8TX#K  
    设计和优化过程由两步完成： &fIx2ZM[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 AUan^Om  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 H.n+CR  
     _#kjiJj *  
    8.系统模拟 zUe)f~4  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OYj4G ?c  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 T!iRg=<bz  
    • 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。 |X'Pa9u  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 l6AG!8H  
    $69ef[b  
     pE^jUxk6  
    |x Nd^  
    9. 初始几何光学设计的结果 ThvVLK  
    o:.6{+|N  
    f19~B[a  
    `;:zZ8*  
    .3tyNjsn\  
    感兴趣的优化函数 G;'=#c ^  
    • 效率满足（>95%） -f4>4@y  
    • 信噪比不满足（<30db） +FYQ7UE  
    • 杂散光不满足（>5% !6d6b@Mv  
     " iKX-VIl  
    x'uxSeH$  
    /IkSgKJiz\  
    DNh{J^S"}w  
    10. 后续IFTA优化后的结果 MgP6ki1z  
           u`Sg'ro  
    iJr 1w&GL$  
    #U=}Pv~wM  
     _F"o0K!u  
    Yw\7`  
    感兴趣的优化函数 0VA$ Ige  
    • 效率满足（>95%） 2&k5X-Y  
    • 信噪比满足（<30db） fG^#G/n2  
    • 杂散光满足（<5%） -%h0`hOG{  
    %"1*,g{  
    11.总结 7wm9S4+|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 RjOQSy3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1l~(J:DT  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 c'678!r9 P  
    • 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。 og! d  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 tR;? o,T  
     
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