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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。 *lheF>^  
    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。 cmd7-2  
    5;XU6Rz!  
    2．模拟任务 m>!o Yy_  
    GFnwj<V+{  
    PBL=P+  
    DOE： ~~p)_  
    相位型衍射 /P/0\3TCi  
    光束整形器 G#E8xA"{/  
    直径：2mmx2mm QMDkkNK  
    形状：圆形 8`I,KkWg   
    相位级次：16     3YUF\L]yyw  
    b`;&o^7gMO  
    sYk#XNH  
    3.建模任务：入射光场 e%9zY{ABR%  
    /7.//klN  
    y^ st T^  
    高斯准直激光光束的光束参数 aHitPPlq  
    yVpru8+eD  
    • 波长：632.8nm 9sv#TT5V  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm .i#'IS0c  
    UZ:z|a3  
    4O{,oN~7  
     d@Wze[M?0  
    4.建模任务：期望输出光场 Y%zWaH  
    LW!4KA]  
    yio8BcXH54  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ezm*9Jc~p  
    6"r _Y7%  
    • FWHM-直径：0.5mm f&Juq8s_0  
    • 边缘宽度：50um g<8Oezi 65  
    • 效率：>95% T w1&<S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB PT4iy<  
    • 杂散光：<5% Jr(Z Ym'  
    ? Z2`f6;W4  
     xxC2 h3  
    "5\6`\/  
    5.设计方案 scE#&OWF%  
    e Zg>]<L  
    vnlHUQLO  
    • 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）。 eK\i={va  
    • 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）。 %T}*DC$&S  
     |vBy=:  
    YlZ&4   
     dTwYDV}:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4 *. O%  
     ]KUeSg|  
    ))7CqN  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 J)H*tzg  
    • 用户必须输入所需的信息 $?;)uoAg  
    - 入射场 \23m*3"W  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） pMf ?'l  
    - 系统参数 >5 2%^ ?  
    - 制造条件 r\C"Fx^  
    gA]3h8%w  
     ?lU(FK  
    B@8lD\  
    7.设计过程 ~bw=;xF{3  
    /.t1Ow  
    Y/L*0 M.<  
    v&sl_w/tn  
    fBBtS S  
    X7*fmD=Uy  
    4Q,|7@  
    设计和优化过程由两步完成： 1 q|iw  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 L=I;0Ip9y  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 79+i4(H  
     Ir Y\Q)  
    8.系统模拟 ]i>,oxBWe  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )E^Pn|H  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 MG^YT%f  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 TRE D_6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Z4sS;k]}  
    d@ ] N  
     kR8,E6Up  
    4K|O?MUNS  
    9. 初始几何光学设计的结果 5eM{>qr}  
    qXoq< |  
    mp*?GeV?M  
    FyNm1QNy^  
    ?gMq:[X N  
    感兴趣的优化函数 G(bl)p^  
    • 效率满足（>95%） nx%eq ,Pq  
    • 信噪比不满足（<30db） TQQh:y  
    • 杂散光不满足（>5% Fx:4d$>;  
     6A ptq  
    hG272s2  
    WwxV} ?Cf+  
    VKSn \HT~  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9!ARr@ ;  
           lWUQkS  
    .dwbJT  
    $h5QLN  
     =o'g5Be<F  
    xWM?E1@  
    感兴趣的优化函数 X(Z(cY(  
    • 效率满足（>95%） 4P#4R B  
    • 信噪比满足（<30db） KWM}VZY:Z  
    • 杂散光满足（<5%） ~6+>2|wIS  
    w zi7pJjXh  
    11.总结 q(v|@l|)yO  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (U\D7ItMG  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /L./-92NH4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 f*VXg[&\\F  
    • 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。 .9UrWBW\I  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ]2A2<Q_,  
     
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