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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。 (RP"VEVR  
    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。 wt;7+  
    2L#$WuM~^  
    2．模拟任务 c :S A#.  
    9'tElpDJ6#  
    (p2jigP7a[  
    DOE： #K|:BS  
    相位型衍射 n M +(  
    光束整形器 S}q6CG7 u  
    直径：2mmx2mm xwZcO  
    形状：圆形 _;] 3w  
    相位级次：16     35dbDgVz$  
    c~B[ <.Qj  
    Iv6(Z>pAB  
    3.建模任务：入射光场 '!)|;qe  
    Voi`OCut  
    RR u1/nam  
    高斯准直激光光束的光束参数 5]/i[T_  
    gpBpG  
    • 波长：632.8nm T}ZUw;}BL  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm lg)jc3  
    >4gGb)  
    TA=VfA B  
     _5F8F4QY`  
    4.建模任务：期望输出光场 uyt]\zVT  
    1epj/bB&  
    xn49[T  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: c$.h]&~dN  
    g$c\(isY;  
    • FWHM-直径：0.5mm E2M|b  
    • 边缘宽度：50um |Co ?uv i  
    • 效率：>95% 0ZY.~b'eu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB f%Y'7~9bA  
    • 杂散光：<5% #&JhA2]q  
    ,/O,j SRk  
     4{?Djnh  
    1+1Z]!nG#!  
    5.设计方案 39jnoT  
    "*E#4e[  
    Y`5(F>/RQG  
    • 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）。 x>5"7MR`  
    • 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）。  jpc bW  
    w)A@  
    C?v_ig  
     7B@[`>5?%L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &F4khga`^:  
     Pqe{C?7B  
    `N8?F3>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 C5Fk>[fS  
    • 用户必须输入所需的信息 p<5ED\;N;  
    - 入射场 ][b_l(r$?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） B3Id}[V  
    - 系统参数 \ /(;LHWQ  
    - 制造条件 zJE$sB.f  
    kPt9(E]  
     o"5Bg%H  
    UZ8 vZ  
    7.设计过程 |a7W@LVYD  
    95Q{d'&  
    t{\,vI  
    NdpcfZ q  
    5^"T `,${  
    6\MH2&L<  
    E'|@hL-jn  
    设计和优化过程由两步完成： ?]i.Zi\[f  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 JZQT}  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 E;[ANy4L  
     W2CCLq1(  
    8.系统模拟 jfxW9][   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 mTG v*=l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Ood8Qty(  
    • 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。 ?LP&VU1  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 5r;M61  
    ?.&]4z([  
     e K%~`Y  
    qA4w*{JN  
    9. 初始几何光学设计的结果 U%2[,c_  
    h{s- e.  
    }O+F#/6  
    <k2Qcicy  
    A"wor\(  
    感兴趣的优化函数 R)s@2S  
    • 效率满足（>95%） jD@KG  
    • 信噪比不满足（<30db） i qCZIahf  
    • 杂散光不满足（>5% seT?:PCA  
     cN/8 b0C  
    yqdh LX|Mk  
    4~<  :Pj  
    F8(6P1}E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ol8ma`}Nq3  
           .Rq|F  
    [12^NEt  
    SKx&t-  
     }@-4*5P3  
    aE0yO#=   
    感兴趣的优化函数 fD8A+aA  
    • 效率满足（>95%） 0E9LZOw4T  
    • 信噪比满足（<30db） wyqXD.o f  
    • 杂散光满足（<5%） <VB;J5Rv  
    N O|&nqq,>  
    11.总结 t/? x#X  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :OC`X~}Rc  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 y}NBJ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Y {]RhRR  
    • 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。 %T3L-{s5  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ,U_p6 TV5  
     
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