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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。 1i4KZ"A5+  
    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。 )(TaVHJR  
    .9+"rK}u  
    2．模拟任务 P;bl+a'gu  
    &F9BaJ  
    01}az~&;35  
    DOE： DhV($&*M  
    相位型衍射 ))cL+ r  
    光束整形器 ~V[pu  
    直径：2mmx2mm ~'KymarPU  
    形状：圆形 >Jt,TMMlt  
    相位级次：16     ?Q[uIQ?dV  
    f;`pj`-k%  
    trnjOm  
    3.建模任务：入射光场 xu(5U`K  
    R}c,ahd  
    \.2?951}  
    高斯准直激光光束的光束参数 :&}(?=<R}L  
    TKj8a(R_  
    • 波长：632.8nm ' Dv `Gj  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &1YqPk  
    /+pbO-rW*  
    d a we!w!  
     o0^..f  
    4.建模任务：期望输出光场 =`[08  
    H_m(7@=  
    K)~ m{  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: W!8g.r4u+,  
    _*h,,Q  
    • FWHM-直径：0.5mm 34k<7X`I  
    • 边缘宽度：50um "_]n_[t2C  
    • 效率：>95% b|U&{I>TH  
    • 信噪比（SNR）：>30dB CdgZq\  
    • 杂散光：<5% 2ikY.Xi6  
    S.rlF1`  
     ojU:RRr4l$  
    xr+K: bw  
    5.设计方案 }Iz'#I Xx  
    y`wTw/5N  
    ]J+ }WR  
    • 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）。 z=:<]j#=  
    • 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）。 $ r)+7i  
    Q*}#?g  
    8 7P{vf#  
     Y~EKMowI&e  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 VXXo\LQUU  
     jOj`S%7  
    Yh)yp?  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Wm$( b2t  
    • 用户必须输入所需的信息 90L,.  
    - 入射场 QEK,mc3  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） n.jF:  
    - 系统参数 {E1g+><  
    - 制造条件 H_KE^1  
    ;SoKX?up5  
     ;cd{+0  
    4of3#M  
    7.设计过程 |6w.m<p  
    :W(3<D7\  
    vKN"o* q  
    RFd.L@-]  
    )j(13faW|  
    yE[ -@3v  
    h1@|UxaE#  
    设计和优化过程由两步完成： HKr")K%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6}wXNTd  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <6^MVaD  
     y%)5r}S^  
    8.系统模拟 \U;4 \  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 f>\OT   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 6, \i0y5n  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 J.Mj76\_  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Bv_C *vW  
    9XWHr/-_@  
     CY;ML6c@  
    rB|Mp!g%@  
    9. 初始几何光学设计的结果 N|hNh$J[  
    v(D{_  
    Qb}7lm{r  
    OrP-+eg  
    n ^P=a'+  
    感兴趣的优化函数 BE. v+'c"  
    • 效率满足（>95%） )R$+dPu>  
    • 信噪比不满足（<30db） x)0g31 4 9  
    • 杂散光不满足（>5% ModwJ w  
     <![tn#_  
    jqxeON  
    WmU4~.  
    }&#R-eQT  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V\^rs41$;  
           w"d~R   
    3Tze`Q 9  
    )1ia;6}  
     cmgI,n-o?  
    9,|{N(N<!  
    感兴趣的优化函数 Qr]xj7\@i  
    • 效率满足（>95%） _[;>V*?zp5  
    • 信噪比满足（<30db） m^cr-'  
    • 杂散光满足（<5%） K=Z~$)Og)  
    p\I,P2on  
    11.总结 #mg6F$E  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 x*td nor&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 tdSy&]P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 %,f|H :+>u  
    • 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。 KrE:ilm#^Y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )W9W8>Cc5_  
     
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