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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。 :)1"yo\  
    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。 0&s6PS%  
    o 2 ng  
    2．模拟任务 4&W?: =H2  
    #Hrzk!&9   
    m!7%5=Fc  
    DOE： C*mVM!D);!  
    相位型衍射 uw\@~ ,d  
    光束整形器 6]v}  
    直径：2mmx2mm d-b04Q7DQ  
    形状：圆形 &_L%wV|[  
    相位级次：16     ?%5VaxWJ  
    8m") )i-  
    tA#Pc6zBuC  
    3.建模任务：入射光场 2 GRI<M  
    @HS*%N"*  
    Uxjc&o  
    高斯准直激光光束的光束参数 f\_RW;y|m  
    r *K  
    • 波长：632.8nm m?kiGC&m  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =Pv_,%  
    hC2Fup1@  
    dJR[9T_OF  
     "0HUaU,e  
    4.建模任务：期望输出光场 :7K a4  
    (fpz",[  
    ^Wld6:L{I  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: '?C6P5fm  
    6nTM~]5.  
    • FWHM-直径：0.5mm (~DW_+?]'  
    • 边缘宽度：50um !Ubm 586!  
    • 效率：>95% [1rQ'FBB^1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =e6p v#  
    • 杂散光：<5% (p2`ofj  
    IHTim T?  
     @bg9 }Z%\h  
    !R8%C!=a  
    5.设计方案 d<-f:}^k0  
    P}4&J ^  
    EL~$7 J  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 }r,M (Zr  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 l\Ozy  
    ( eKgc  
    JX0M3|I=  
     :UdW4N-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 W'4/cO  
     %"`p&aE:  
    8Qg{@#Wr  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]r;rAOWVV  
    • 用户必须输入所需的信息 B_d\eD  
    - 入射场 =7V4{|ESfy  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） kgo#JY-4  
    - 系统参数 J2qsZ  
    - 制造条件 _9>,9aL  
    jq H)o2"/  
     OQumA j  
    =RWTjTZ   
    7.设计过程 +;W%v7 %<  
    ^{"i eVn  
    x;[ .ZzQ  
    ZuGSRGX'  
    P3Ql[ 2  
    G`l\R:Q  
    _s;y0$O  
    设计和优化过程由两步完成： Rs=Fcvl  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1>e30Ri,g  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 jV2H61d  
     4r$#-  
    8.系统模拟 i~Tt\UA>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OH@"]Nc~  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :la i0> D  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 |*?N#0s5h  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 SNqSp.>-U"  
    30HUY?'K  
     [R4# bl  
    x/<ow4C  
    9. 初始几何光学设计的结果 >n,_Aj c  
    Fbo"Csn_  
    k^oSG1F  
    .OJG o<#$f  
    z<eu=OD4t  
    感兴趣的优化函数 -o+t&m  
    • 效率满足（>95%） s{dm,|?Jl,  
    • 信噪比不满足（<30db） %R$)bGT  
    • 杂散光不满足（>5% l-w4E"n3  
     E6GubU  
    !IOmJpl'  
    )?[2Y%P  
    XtO..{qU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 U)kyq  
           d_ =K (}eR  
    TzC(YWt  
    .45wwouZkc  
     p>)1Z<D"a  
    Mh`^-*c?  
    感兴趣的优化函数 ai;!Q%B#Q  
    • 效率满足（>95%） W^elzN(  
    • 信噪比满足（<30db） p+P@I7V  
    • 杂散光满足（<5%） r^"o!,H9q  
    b!g)/%C  
    11.总结 k?h{ 6Qd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 O5du3[2x7a  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #xmiUN,|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 q2 7Ac; y  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 _,^f,WO~  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Y#lAG@$  
     
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