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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。 c,G[Rk  
    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。 ]yFO~4Nu  
    RO'b)J:j9  
    2．模拟任务 /kO%aN  
    {G|= pM\'  
    Ycxv=Et  
    DOE： ~qA\u5sB9@  
    相位型衍射 "p>kiNu  
    光束整形器 w,!N{hv(  
    直径：2mmx2mm X:(t,g*7  
    形状：圆形 2ryg3% +O  
    相位级次：16     jnFN{(VH  
    `yRt?UQRS  
    mJVru0  
    3.建模任务：入射光场 ZJjm r,1  
    s|:j~>53  
    X#MC|Fzy@  
    高斯准直激光光束的光束参数 wu} Zu  
    iYr*0:M  
    • 波长：632.8nm !]z4'*)W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm WBD"d<>'  
    *44E'Dxv  
    [F,s=,S'M  
     E@Yq2FBpnn  
    4.建模任务：期望输出光场 'f7s*VKG  
    &?9~e>.OS  
    _Vt CC/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: A_.}- dzF  
    =cx_3gCr{  
    • FWHM-直径：0.5mm 5J6~]J  
    • 边缘宽度：50um T&E'MB  
    • 效率：>95% r!p:73L8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB d}^hZ8k|  
    • 杂散光：<5% jhka;m  
    qcBamf  
     G8b`>@rZ  
    gJOD+~  
    5.设计方案 &&sm7F%  
    X;dUlSi  
    ~ =$d>ZNQ  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ,e*WJh8k[  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 *i,A(f'e4X  
    p,mKgL63  
    <x:^w'V_b  
     Lhxg5cd  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 0(^ N  
     ooN?x31  
    s`dUie}y<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 R, U YwI  
    • 用户必须输入所需的信息 :-T[)Q+-3  
    - 入射场 gt(!I^LHYc  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A4TW`g_zm  
    - 系统参数 @dhnpR :L  
    - 制造条件 %?O$xQ.<  
     KzZRFEA_  
     FBA th !E  
    "Q1oSpF  
    7.设计过程 /+?eSgM/  
    R9~c: A4G  
    &^F'ME  
    wG&rkg";#  
    AZbFj-^4  
    G;^,T/q47  
    xL!@$;J  
    设计和优化过程由两步完成： @F!oRm5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 *#o2b-[V  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Rs "#gT  
     8qv>C)~~`  
    8.系统模拟 yOm#c>X  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 N/8B@}@n  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 f2i9UZ$=e!  
    • 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。 a)rT3gl  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ce1U}">11  
    ~PedR=Y0n  
     eY'RDQa  
    ^-qz!ib  
    9. 初始几何光学设计的结果 /wJocx]vQ  
    ZtOv'nTD  
    ;^so;>F  
    cbv%1DT3  
    [}?E,1Q3  
    感兴趣的优化函数 )3)fq:[  
    • 效率满足（>95%） xZ`h8  
    • 信噪比不满足（<30db）  y7.oy"  
    • 杂散光不满足（>5% NV;T*I8O  
     )xYGJq4  
    g,\O}jT\'  
    NxN~"bfh  
    dY.NQ1@"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 k$ w#:Sx  
           )bK3%>H#  
    6@ =ipPCR  
    fI-f Gx  
     $&. rS.*  
    c^}DBvG,  
    感兴趣的优化函数 O`0\f8/.?  
    • 效率满足（>95%） CWS]821;  
    • 信噪比满足（<30db） @BI;H V%k  
    • 杂散光满足（<5%） ]?0]K!7Ea  
    E[>A# l53  
    11.总结 U/>l>J5  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ;^  YpQP  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 HXQ } B$V  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 (Iv*sd *  
    • 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。 opon "{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 a- 7RJ.  
     
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