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    讯技光电:VirtualLab Fusion独家供应商 微小光学与微透镜阵列 光学设计与光学元件 计算光学带来的成像革命
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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: 2021-11-04
    1.简介 3V2w1CERE  
     4}t&AW4  
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 76M`{m  
    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。 d;c<" +  
    c-, 6k  
    2．模拟任务 sJ(q.FRM'  
    DZ9qIc}Y  
    TPeBb8v 8D  
    DOE： ~RS^O poa  
    相位型衍射 avI   
    光束整形器 dS[="Set  
    直径：2mmx2mm <0hJo=6a8  
    形状：圆形 ]p.eFYDh7  
    相位级次：16     xK8R![x  
    _-.~>C  
    wcI4Y0+J  
    3.建模任务：入射光场 [Y^1}E*  
    _U@;Z*(%vh  
    /\B[lRn  
    高斯准直激光光束的光束参数 D;l)&"|r?  
    ;PrL)!  
    • 波长：632.8nm +v}R-gNR  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm nPj/C7j  
    :i24 @V~){  
    |UO&18Y7-  
     &3;yho8v@  
    4.建模任务：期望输出光场 cLD-,v;c  
    9u\&kQxqD  
    U.@j !UrZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [Bz'c1  
    /N>bEr4w  
    • FWHM-直径：0.5mm K)`\u7Bu  
    • 边缘宽度：50um  9g*MBe:  
    • 效率：>95% $ZPiM  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 32f lOi:  
    • 杂散光：<5% @zJhJ'~ Sl  
    >Tm|}\qEb  
     FB0y  
    ?=]*r>a3  
    5.设计方案 "lp),  
    mYudUn4Wo  
    9%?'[jJ  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 ;5P>R[p  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 'CH|w~E  
    !0g+}  
    s1!_zf_  
     BHwQB2t gc  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 *yv@-lP5s  
     d`| W6Do  
    vYD>m~Qc^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 s68EzFS  
    • 用户必须输入所需的信息 o%Lk6QA$  
    - 入射场 AUnRr+o  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） *XmOWV2Y_  
    - 系统参数 =#i#IF42?  
    - 制造条件 sg(L`P  
    -ANp88a  
     d0b--v/  
    >?,arER  
    7.设计过程 %<e\s6|P:  
    eB:obz  
    N1UE u,j  
    : 5@cj j  
    qFV=P k  
    WT!8.M;Kv  
    ^c1I'9(r5  
    设计和优化过程由两步完成： aW3yl}`{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 oOuhbFu  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '[p~| mX  
     ??rx\*,C</  
    8.系统模拟 j>M 'nQ,;d  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2I:vie  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 0+O)~>v  
    • 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。 "w`f>]YLA  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 &L-y1'i=j  
    '?Q [.{<  
     Z{/C4" F  
    dCcV$BX,K  
    9. 初始几何光学设计的结果 WjGv%^?  
    bK%go  
     UJoWTx  
    ~aH*ZA*f  
    5.xvOi|.  
    感兴趣的优化函数 C%v@ u$N  
    • 效率满足（>95%） )F<<M+q=  
    • 信噪比不满足（<30db） 0i$jtCCL(  
    • 杂散光不满足（>5% <P( K,L?r  
     +U^dllL7  
    g 4d 5G=y  
    ~sAINV>A  
    @P"q`*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 0(3t#  
           Y_%\kM?7  
    bqf=;Nvog  
    J mFzSR?}  
     ]&VD$Z984r  
    +:It1`A~]  
    感兴趣的优化函数 Np|i Xwl1  
    • 效率满足（>95%） >S{1=N@Ev=  
    • 信噪比满足（<30db） (7}v }3/  
    • 杂散光满足（<5%） K]@^8e$(  
    >Z|4/PF  
    11.总结 I_#)>%H  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #>~$`Sg  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 u[s+YGS  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "6pjkEt4  
    • 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。 -.g5|B  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1WcT>_$  
     
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