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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。 -iY-rzW  
    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。 'o4`GkNh)  
    ULBEe@ s  
    2．模拟任务 5f?GSHA}  
    fA]sPh4Uag  
    x DN u'  
    DOE： !#WQ8s!?o  
    相位型衍射 TJZ/lJU  
    光束整形器 \8m9^Z7IfK  
    直径：2mmx2mm ,4`Vl<6  
    形状：圆形 '+ZJf&Ox  
    相位级次：16     6R^32VeK($  
    jDTG15_=  
    { dh,sbl  
    3.建模任务：入射光场 &4sz:y4T>  
    5uahfJk  
    nTGZ2C)c<'  
    高斯准直激光光束的光束参数 K3`!0(  
    l&qyLL2 w  
    • 波长：632.8nm [Gv8Fn/aG  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qV idtSb  
    zPybP E8  
    * ?~"Jw  
     !lL `L \  
    4.建模任务：期望输出光场 K(lSR  
    6}Tftw$0z  
    ]0 = |?n$7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {r$Ewc$Yb7  
    d$x vEm  
    • FWHM-直径：0.5mm ='w 2"4  
    • 边缘宽度：50um C4d'z(<  
    • 效率：>95% ]!P8{xmb@  
    • 信噪比（SNR）：>30dB &+A78I   
    • 杂散光：<5% q5hE S  
    ,!alNNY  
     3 yb]d5:U  
    B8"c+<b  
    5.设计方案 ]s^+/8d=  
    F[%k ;aJ  
    RSbq<f>BFo  
    • 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）。 jP_s(PQ  
    • 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）。 UcD<vg"p  
    QdcuV\B}  
    r-xP 6  
     vqQ)Pu?T  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 6| o S 5  
     p=A, yGDV  
    r-!Qw1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 xyM|q9Gf@  
    • 用户必须输入所需的信息 &Wb"/Hn2  
    - 入射场 }2e s"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .I_<\h7  
    - 系统参数 Y/I)ECm  
    - 制造条件 kSc~gJrne  
    @R%qP>_  
     |39,n~"o&  
    hDSf>X_*_G  
    7.设计过程 4@Db $PHs  
    l4r >#n\yj  
    Ai[@2AyU  
    pU !:  
    hLuv  
    3<M yb  
     ^,ISz-4  
    设计和优化过程由两步完成： : 7"Q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 X"q[rsB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~+t@7A=  
     Q8h0.(#-  
    8.系统模拟 )fIG4#%\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8UgogNR\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3T0-RP*  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 %CvVu)tc  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 f sh9-iY8e  
    ,K\7y2/  
     S#8)N`  
    1Hr1Ir<KR  
    9. 初始几何光学设计的结果 D^m2iW;  
    ^zO{Aks  
    FI?J8a  
    (2> q  
    _L~ 3h  
    感兴趣的优化函数 oNPvksdC;  
    • 效率满足（>95%） K`9~#Zx$  
    • 信噪比不满足（<30db） |k*bWuXgLs  
    • 杂散光不满足（>5% `4xQ#K.-  
     |36%B7H  
    _^(1Qb[  
    Ym\<@[3+!  
    jR[c3EA ;  
    10. 后续IFTA优化后的结果 wS9V@  
           80Fa i  
    \C>IVz<O  
    [@VzpVhXz  
     H^S<bZ  
    H3R{+7  
    感兴趣的优化函数 p\;8?x  
    • 效率满足（>95%） ."BXA8c;A  
    • 信噪比满足（<30db） }F.k,2  
    • 杂散光满足（<5%） Pi?G:IF  
    rBQ<5.  
    11.总结 VUUnB<j  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0H4|}+e  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 52o^]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2Ul8<${c{  
    • 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。 l%mp49<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 JSju4TQ4  
     
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