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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。 L?(1 [jB4G  
    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。 @[$q1Nm  
    ?ZKIs9E[m  
    2．模拟任务 KAT^vbR  
    2mthUq9b*  
    ?[5_/0L,=  
    DOE： YpSK |(  
    相位型衍射 v~!_DD au  
    光束整形器 ~ ^~+p  
    直径：2mmx2mm .'1]2/ad  
    形状：圆形 uF*tlaV6  
    相位级次：16     ]INt9Pvqm  
    m0Uk*~Gz  
    lz#@_F|.*  
    3.建模任务：入射光场 51s3hX$  
    LwI4 2  
    m FC9\   
    高斯准直激光光束的光束参数 Pf<BQ*n  
    _>{"vY  
    • 波长：632.8nm &xFs0R i(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm c<)O#i@3/  
    %SMP)4Y/R  
    ARB^]  
     eGrxS;NY  
    4.建模任务：期望输出光场 <oTNo>U/k  
    u&Xn#f h  
    7I@@}A  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 2ZMVYa2%(  
    Uv:NY1(3!  
    • FWHM-直径：0.5mm R|7_iMIZ  
    • 边缘宽度：50um A$J?-  
    • 效率：>95% 2cJ3b 0Xx  
    • 信噪比（SNR）：>30dB (Vy`u)gG  
    • 杂散光：<5% 7lQ:}&  
    W^9=z~-h  
     6~8X/ -02  
    9>L{K   
    5.设计方案 J35[GZ';D  
    r}XsJ$  
    ^ G>/;mZ  
    • 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）。 ==W] 1@s  
    • 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）。 hL/  
    V34]5  
    Gc:oS vm  
     S6|L !pO  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 b@N*W]  
     ^: V6=  
    nc>Ae`"(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 *| YR8f  
    • 用户必须输入所需的信息 @{^6_n+gT%  
    - 入射场 EAnw:yUV(  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?pp|~A)b  
    - 系统参数 kF"G {5  
    - 制造条件 I/w=!Ih  
    *}NJ  
     9y&&6r<I  
    y{uN+QS  
    7.设计过程 2/G`ej!*  
    92D f.xI}  
    ef(OhIX  
    tv7A&Z)Rh  
    JNgl  
    wWUt44:0O  
    ejPK-jxCa/  
    设计和优化过程由两步完成： 9^1.nE(R&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 oSqkAAGz\  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Nm=\~LP90  
     ;AK@Kb  
    8.系统模拟 G~Mxh,aD$>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g_t1(g*s  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "G @(AE(  
    • 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。 TYh_uox6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 B[6y2+6$0  
    aJ}Cq k  
     j; )-K 3Ia  
    z>./lu\  
    9. 初始几何光学设计的结果 VWR6/,N^_  
    /tGj`C&qtw  
    s+yX82Y  
    QO%#.s  
    (#;<iu}  
    感兴趣的优化函数 00)=3@D  
    • 效率满足（>95%） cu V}<3&  
    • 信噪比不满足（<30db） ZI'Mr:z4  
    • 杂散光不满足（>5% Y^W.gGM  
     ~%o?J"y  
    {Deg1V!x>  
    C 9:5c@G  
    hJ1:#%Qe.  
    10. 后续IFTA优化后的结果 LxC"j1wfl  
           4TW>BA  
    _~b$6Nf!83  
    27!9LU  
     `CXAE0Fx  
    tag~SG`ov  
    感兴趣的优化函数 w\z6-qa  
    • 效率满足（>95%） ]B"YW_.x2  
    • 信噪比满足（<30db） %SJ9Jr,  
    • 杂散光满足（<5%） GGR hM1II  
    E1e#E3Yq}s  
    11.总结 oAgO 3x   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 M4:}`p=  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 * -Kf  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 |P"p/iY  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 <U ?_-0  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Jj$N3UCg7  
     
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