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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。 IsRsjhg8x  
    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。 /4T%&#6s  
    -_4! id  
    2．模拟任务 R/b=!<  
    -_314j=`/  
    8wy"m=>=b}  
    DOE： d->b9  
    相位型衍射 t 1&p> v  
    光束整形器 PkVXn  
    直径：2mmx2mm BFEo:!'F  
    形状：圆形 SjJUhTb  
    相位级次：16     d@w I: 7  
    D^TKv;%d  
    Lte\;Se.tu  
    3.建模任务：入射光场 WYh7Y  
    8bK}& *z<  
    zh4o<f:-  
    高斯准直激光光束的光束参数 3; M!]9ms  
    ,%jJ ,G,  
    • 波长：632.8nm Qy$QOtrv  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Z7f~|}  
    t)m4"p7  
    ?_^9e  
     N&GcWcq  
    4.建模任务：期望输出光场 h T Xc0  
    T }8aj  
    :5Vu.\,1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: au7BqV!uL  
    m0#hG x  
    • FWHM-直径：0.5mm x[?_F  
    • 边缘宽度：50um eU12*(  
    • 效率：>95% /J6CSk  
    • 信噪比（SNR）：>30dB EP8LJzd"  
    • 杂散光：<5% 1rKR=To  
     I&v B\A  
     <T}#>xHs3  
    O@$hG8:  
    5.设计方案 tT v@8f  
    \.{JS>!  
    _AO0:&  
    • 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）。 TcIUo!:z  
    • 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）。 _ <~05Eh  
    Ltj}>.+  
    cK258mY  
     IX>|bA;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !kIw835U  
     q3[LnmH  
    8%NX)hZyq}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4R0_%x6vG  
    • 用户必须输入所需的信息 p!691LI  
    - 入射场 2KG j !w  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ZD<,h` lZ  
    - 系统参数 X-duG*~  
    - 制造条件 )CmuC@ Q"  
    J^XH^`'  
     _x \Ll?,  
    u,pm\  
    7.设计过程 Kzm_AHA)  
    f^]AyU;F:  
    \?g%>D:O;  
    %MIu;u FR  
    9@j~1G%^  
    M&K@><6k,k  
    c`>\R<Z ]  
    设计和优化过程由两步完成： w iq{ Jo#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 P]TT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 0{ ,zE  
     GGBe/X  
    8.系统模拟 =UV?Pi*M>  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %,^7J;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^d"J2n,7L  
    • 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。 %pt $S~j  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 DYl^6 ]  
    i-<=nD&?t  
     (kHR$8GFM  
    JTI m`t"d=  
    9. 初始几何光学设计的结果 ^DH*@M  
    sH]AB =_  
    1D`RR/g&  
    wx!*fy4hL  
    H )}WWXK  
    感兴趣的优化函数 WNx^Rg" >'  
    • 效率满足（>95%） ArEpH"}@  
    • 信噪比不满足（<30db） !vB%Q$!x  
    • 杂散光不满足（>5% gB"Tc[l1  
     I>xB.$A  
    "tark'  
    xsvs3y|  
    v Y\O=TZT  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]UI+6}r  
           2mO#vTX4  
    D 6]$P%t9  
    iF0a  
     g5Vr2  
    s,k1KTXg<B  
    感兴趣的优化函数 Lwcw%M]  
    • 效率满足（>95%） </Id';|v  
    • 信噪比满足（<30db） g?VME]:  
    • 杂散光满足（<5%） NQJqS?^W&M  
    L,Nr,QC-  
    11.总结 .g#=~{A  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 5:d2q<x:{  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 acZHb[w  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 a7|&Tbv  
    • 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。 9vTQ^*b m  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 !VHIl&Mos  
     
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