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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。 6?z&G6  
    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。 rAk*~OK  
    #;>J<>  
    2．模拟任务 )k=8.j4  
    J?u",a]|H"  
    Hz!+g'R!Gs  
    DOE： %<:?{<~wH9  
    相位型衍射 mI"`.  
    光束整形器 8gr&{-5  
    直径：2mmx2mm cKdy)T%;  
    形状：圆形 CQQX7Y\  
    相位级次：16     U*1rA/"n  
    @4_W}1W  
    I3p ~pt2  
    3.建模任务：入射光场 DBbmM*r  
    =^O8 4Cp 6  
    K4snp u hC  
    高斯准直激光光束的光束参数 E.t9F3  
    ngn%"xYX  
    • 波长：632.8nm v`bX#\It  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm pNCk~OM  
    uXyNj2(d.  
    x]J{EA{+  
     kfM}j  
    4.建模任务：期望输出光场 D3vdO2H  
    NhS0D=v6  
    c-n'F+fZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: C.FGi`rrm  
    ,`B*rCOa  
    • FWHM-直径：0.5mm 5d<-y2!M  
    • 边缘宽度：50um "-90:"W  
    • 效率：>95% }Sqey:9jH  
    • 信噪比（SNR）：>30dB _LxV)  
    • 杂散光：<5% Y+F$]!hw  
    [p_R?2uT  
     X_ !Sm  
    HkGzyDt  
    5.设计方案 MuO7_*q'n  
    Lb{~a_c  
    KSc&6UVz^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 p%G4Js.  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 8pg?g'A~}  
    w[n|Sauy,  
    HRC5z<k%  
     +g@@|&B  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 VABrw t  
     2u~0B +)K/  
    N"2P&Ho]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,iB)8Km@U  
    • 用户必须输入所需的信息 P)tXU  
    - 入射场 Yono8M;9*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1W "9u   
    - 系统参数 ak;fCx&  
    - 制造条件 P5%DvZB$w  
    H7H'0C  
     N V^ktln  
    s[SzE6eQ`l  
    7.设计过程 *;1G+Q#  
    1e _V@Vy  
    A!ba_14  
    =uYSZR  
    Q{0-pHr}  
    F C2oP,  
    @|j`I1r.A  
    设计和优化过程由两步完成： Cc1sZWvz  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `Z{; c  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )><cL:IJ}S  
     |rq~.cA  
    8.系统模拟 u> %r(  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 +wY3E*hU  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 a+{YTR>0m  
    • 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。 ;KbnaUAS8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 fFqK.^Tn  
    k&n7 _[]n  
     tkR^dC  
    Ra;e#)7 X  
    9. 初始几何光学设计的结果 2Qc&6-;`  
    'i%Azzv  
    i6h:%n]Io  
    !Z<GUbl t  
    #:"\6s  
    感兴趣的优化函数 Rl=NVo  
    • 效率满足（>95%） %&V<kH"7Q{  
    • 信噪比不满足（<30db） A&Ut:OiA  
    • 杂散光不满足（>5% _U.8\J2  
     #ie{!Mh  
    9 /t}S6b{  
    %_@8f|# ,M  
    bqS*WgMY-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 hh|'Uq3  
           &julw;E  
    X`.4byqdK  
    L_<&oq  
     "@$o'rfT  
    >Cb% `pe  
    感兴趣的优化函数 W a2V Z  
    • 效率满足（>95%） )fA9,yNJ3  
    • 信噪比满足（<30db） R 7xV{o  
    • 杂散光满足（<5%） oMkB!s  
    1mFc]1W  
    11.总结 {1#5\t>9yD  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 GNZQj8  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3-h u'xSU  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 6:330"9  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 6$%]p1"!K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 SXwgn >  
     
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