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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。 oL/^[TXjH  
    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。 Ac(Vw%  
    |~vQ0D  
    2．模拟任务 hx;kEJ  
    '-~/!i+=  
    VX@G}3Ck  
    DOE： h+d;`7Z>  
    相位型衍射 u z2s-,  
    光束整形器 "ddH7:(k<  
    直径：2mmx2mm Br$PL&e~  
    形状：圆形 = y,avR  
    相位级次：16     a9_KQ=&CI  
    Tsp-]-)  
    '{*>hj5.8  
    3.建模任务：入射光场 9<r}s  
    <R8Z[H:bV  
    PKs%-Uk  
    高斯准直激光光束的光束参数 *M<=K.*\G  
    DyTk<L  
    • 波长：632.8nm ZVR 9vw 28  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?B!ZqJ#  
    ^W05Z!}  
    JX<W[P>M  
     @{a-IW 3  
    4.建模任务：期望输出光场 WQC6{^/4[1  
    |6Z M xY  
    E.bbIV6mQ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 9>>}-;$  
    0qUap*fvC  
    • FWHM-直径：0.5mm ~ b_gwJ'  
    • 边缘宽度：50um bbkI}d%(Ng  
    • 效率：>95% =eLb"7C#0  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Y-{BY5E.  
    • 杂散光：<5% "kg$s5o  
    A:J{  
     Y--8v#t  
    !Qzp!k9d  
    5.设计方案 A+DYIS  
    eV%bJkt.  
    cTTE] ix]  
    • 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>O< "X@  
    • 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）。 *?"{T;4u~O  
    e;[8 GE.   
    3) 0~:  
     AAY UXY!  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]*U')  
     %.U{):lNx  
    m3-J0D<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ^eRT8I  
    • 用户必须输入所需的信息 ,RO(k4  
    - 入射场 XOU$3+8q5  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ='>UKy[=  
    - 系统参数 ;qK6."b`;  
    - 制造条件 fMaNv6(  
    ,quTMtk~  
     !17Z\Ltqyj  
    R  |%  
    7.设计过程 *b_54X%3  
    ;BVhkW A  
    :L0W"$  
    `0D1Nh"%k  
    d]`,}vi#E9  
    x&vD,|V!  
    `ayc YoD  
    设计和优化过程由两步完成： $ '*BS  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2GzpWV(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 W9'jzP  
     EPRs%(w`  
    8.系统模拟 18`%WUPnT  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 AgJ~6tK  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 KLW+&.re8  
    • 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。 xvl  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X+8p2xSO|  
    ,ua1xsZl&  
     f tDV3If  
    V p{5Kxq  
    9. 初始几何光学设计的结果 ,[ L$  
    q04Dj-2<  
    zmRK%a(  
    "|SE#k  
    p\ S3A(  
    感兴趣的优化函数 )7J>:9h  
    • 效率满足（>95%） nDy=ZsK  
    • 信噪比不满足（<30db） 7!;/w;C  
    • 杂散光不满足（>5% -+|[0hpw  
     Kf~+jYobO  
    |vzWSm  
    <vDm(-i3  
    NhX.yLb$   
    10. 后续IFTA优化后的结果 KL]!E ~i  
           z?[DW*  
    F DX+  
    @x +#ZD(  
     e~?]F 0/  
    G.TX1  
    感兴趣的优化函数 =U2n"du  
    • 效率满足（>95%） k5(yf~!c  
    • 信噪比满足（<30db） _<Yo2,1^  
    • 杂散光满足（<5%） *'-^R9dN.S  
    i{qURP}.  
    11.总结 G[j79o  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 c\MDOD%9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 D7/Bp4I#o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 =lQ[%&  
    • 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。 I xBO$ 2  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 c@M@t0WT[  
     
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