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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。 W? SFt z  
    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。 xp68-&  
    ~u^MRe|`  
    2．模拟任务 jwQ(E  
    (fUpj^E)p  
    =F 9!)r  
    DOE： s k>E(Myo  
    相位型衍射 @4FG & >kQ  
    光束整形器 ^V;h>X|  
    直径：2mmx2mm =_)yV0  
    形状：圆形 Y Z.? k4>  
    相位级次：16     '2=$pw  
    x(r~<a[  
    IMT]!j&Y,  
    3.建模任务：入射光场 </B<=tc  
    q y\Z2k  
    @SX-=Nr  
    高斯准直激光光束的光束参数 Xc H_Y  
    +J;T= p  
    • 波长：632.8nm ,)beK*Iw  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }\Ri:&?  
    6-6ha7]s  
    D\CjR6DE  
     G.l ~!;  
    4.建模任务：期望输出光场 l'm\ *=3  
    *^=zQ~  
    Z6\H4,k&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: q1_iV.G<  
    hwj:$mR  
    • FWHM-直径：0.5mm .d?2Kc)SV\  
    • 边缘宽度：50um 57~/QEdy  
    • 效率：>95% gi#g)9HG  
    • 信噪比（SNR）：>30dB DYej<T'?3  
    • 杂散光：<5% `"RT(` m  
    mLb>*xt$b@  
     b2vCr F;  
    K?$|Y-_D^M  
    5.设计方案 :rzq[J^  
    WT_4YM\bz  
    UVz}"TRq.  
    • 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）。 XFmTr@\M  
    • 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）。 S( Vssi|y  
    {1Hs5bg@  
    7B s:u  
     Ax{C ^u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #Et%s8{  
     \iQ{Q &JR:  
    yq<mE(hS?  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 n5s2\(  
    • 用户必须输入所需的信息 <4%cKW0  
    - 入射场 mK_2VZj&  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） t;/s^-}  
    - 系统参数 tcD DX'S  
    - 制造条件 8H@]v@Z2  
    $ts1XIK%  
     SDHJX8Hq  
    DU|>zO%  
    7.设计过程 !HCuae3_  
    ^jB17z[  
    {\p&?  
    1G`zwfmh~  
    `:#IZ  
    4Gor*{  
    )Rc  
    设计和优化过程由两步完成： z;Yo76P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 O]VHX![Y$  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 #dhce0m  
     LCMZw6p  
    8.系统模拟 q .s'z}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0i4XS*vPv  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |y.^F3PE  
    • 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。 r$WBEt,B  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 kkU#0p?7  
    5KgAY;|  
     z{wZLqG  
    . /@C  
    9. 初始几何光学设计的结果 ,*m{Q  
    mV++7DY  
    a?1lj,"~R  
    H84Zg/ ^  
    b-?d(-  
    感兴趣的优化函数 3{H&{@Q  
    • 效率满足（>95%） K)N'~jCG  
    • 信噪比不满足（<30db） vf0 fa46  
    • 杂散光不满足（>5% Ev ]oPCeA  
     BG^)?_69  
    9r=yfc!cS  
    vB Vg/  
    {&uN q^Ch  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >41K>=K  
           bR*} s/  
    p>h}k_s  
    0WQd#l  
     S5/p3;O\c  
    ,u S)N6'b6  
    感兴趣的优化函数 F~C7$  
    • 效率满足（>95%） &6&$vF65c  
    • 信噪比满足（<30db） e !N%   
    • 杂散光满足（<5%） ZKF  #(G  
    Y$0K}`{  
    11.总结 /RemLJP F  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yW@YW_2;4  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }m93AL_y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 EYR%u'&7'  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 1k!$#1d<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q`!<2i;  
     
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