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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。 j HEt   
    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。 @h%Nn)QBq  
    {Ok]$0L  
    2．模拟任务 ? RI D4xu!  
    TV?MB(mN  
    Eu[/* t+l  
    DOE： /Uni6O)oc  
    相位型衍射 ~6#O5plKc  
    光束整形器 Bh65qHQO  
    直径：2mmx2mm +EH"A  
    形状：圆形 .i3_D??  
    相位级次：16     G54`{V4&s  
    a-NicjV#  
    Am"&ApK  
    3.建模任务：入射光场 ~ L"?C  
    Bk/&H-NI  
    2CV?cm  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;e W\41w  
    |Zdl[|kX  
    • 波长：632.8nm 5Rae?* XH  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm z2 mjm  
    ggy9euWV  
    h*\u0yD)  
     [$ z-  
    4.建模任务：期望输出光场 ~P'i /*:  
    eaDG7+iS  
    rXq{WS`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: <sls1,  
    |u+!CR  
    • FWHM-直径：0.5mm *$@u`nM  
    • 边缘宽度：50um =G`g-E2  
    • 效率：>95% H'&[kgnQ@  
    • 信噪比（SNR）：>30dB EKEJ9Y+47H  
    • 杂散光：<5% &W{v(@  
    7\yh<?`V8  
     r'MA$PiS'  
    P[tYu:  
    5.设计方案 ZKai*q4?  
    \q^:$iY~  
    @I#uv|=N  
    • 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）。 ^ U~QQ  
    • 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）。 }ldpudU  
    o_03Io ~Bf  
    rl]K :8*  
     \;JZt[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 od^ylg>K  
     mp z3o\n  
    ^%!#Q].  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 J|`.d46  
    • 用户必须输入所需的信息 Z}.ZTEB  
    - 入射场 #\\|:`YV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1:J+`mzpl  
    - 系统参数 c7RQ7\  
    - 制造条件 n/S+0uT  
    I{=Yuc  
     Zpz3 ?VM(  
    <,D*m+BWn  
    7.设计过程 |qBcE  
    <,\U,jU _  
    /i#";~sO  
    t(jE9t|2e6  
    }b/P\1#z  
    uF<?y0t  
    8[D"  
    设计和优化过程由两步完成： o=Y'ns^a(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1xInU_SPf  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 tS-gaT`T  
     x,ZF+vE  
    8.系统模拟 'xEK0~awD  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 l>KkAA  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $lq.*UQ;0  
    • 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。 c3r`T{Kf  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 r-.>3J  
    7VL|\^Y`q  
     ]sJC%/  
    dT[JVl+3=  
    9. 初始几何光学设计的结果 Kxg@(Q  
    gtePo[ZH.P  
    _ ,/~P)  
    [2h.5.af  
    _ j`tR:  
    感兴趣的优化函数 dqs~K7O^E  
    • 效率满足（>95%） V1~@   
    • 信噪比不满足（<30db） V@[C=K  
    • 杂散光不满足（>5% T5z]=Pd"^  
     5{Q9n{dOh  
    2t PfIg  
    A\#z<h[>  
    ncMzHw  
    10. 后续IFTA优化后的结果 } !y5hv!_  
           C511 hbF  
    s^K2,D]P  
    ^3 9lUKL  
     T6QRr}8`/J  
    r$8'1s37`  
    感兴趣的优化函数 *0to,$ n  
    • 效率满足（>95%） g5lb3`a3  
    • 信噪比满足（<30db） om2N*W.gk  
    • 杂散光满足（<5%） Y~e)3e  
    Fj]06~u  
    11.总结 ~f[ Y;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @Z2np{X:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]Yw$A  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 >7zC-3  
    • 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。 =/`]lY&  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 t%%()!|)j  
     
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