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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。 m0 As t<u  
    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。 I-Z|FKh_C  
    GLyPgZ`|  
    2．模拟任务 PBnH#zm  
    DrKB;6  
    cLl~4jL  
    DOE： &n )MGg1%  
    相位型衍射 Go)g}#.&  
    光束整形器 >> "gb/x,  
    直径：2mmx2mm V0v,s^\H  
    形状：圆形 Kc?4q=7q  
    相位级次：16     7M~sol[*  
    w^ut,`yW R  
    \OA{&G.  
    3.建模任务：入射光场 l>}f{az-T  
    n V7Vc;  
    _ Lb"yug  
    高斯准直激光光束的光束参数 u30D`sky  
    7Vsp<s9bj  
    • 波长：632.8nm i-Rn,}v  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm KF00=HE|]  
    a3<:F2=~\  
    >i,_qe?V:w  
     I7oA7@zv  
    4.建模任务：期望输出光场 >4jE[$p]"  
    Bj1%}B  
    LXK!4(xaW  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: /j$=?Rp  
    GeTk/tU  
    • FWHM-直径：0.5mm a&x:_vv  
    • 边缘宽度：50um OQ&N]P2p  
    • 效率：>95% VFL^-tXnA^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 9Q%lS  
    • 杂散光：<5%  >Ua'*  
    Sy|GM~  
     WJOoDS!i  
    N! 7}B  
    5.设计方案 GYx0U8MJ[e  
    +T$Olz  
    _ \6v@  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 G n]qh(N>  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 o,`"*][wd  
    E(P 6s;LZ  
    h6 {vbYj  
     Bz/Vzc(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 &2y4k"B&)  
     cK+TE8ao  
    s2{SbOBis  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ixu*@{<Z(  
    • 用户必须输入所需的信息 ,2nu*+6Y/  
    - 入射场 #y83tNev  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） v 49o$s4J  
    - 系统参数 r%?-MGc  
    - 制造条件 _-TplGSO=c  
    2|,L 9  
     :3n@].  
    x,,y}_YX  
    7.设计过程 CaJ-oy8  
    Q v9q~l  
    2'Dl$DH  
    :+,;5  
    `F7]M  
    Cg): Q8  
    \v Ajg  
    设计和优化过程由两步完成： Mj MDD  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ={O ~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @.e X8~3=  
     R+M=)Z  
    8.系统模拟 f+^6.%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 <: v+<)K  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5l6/5  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 pbzFzLal  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `I5^zi8  
    }csA|cC  
     )hZ7`"f,ZN  
    {cm?Q\DT  
    9. 初始几何光学设计的结果 I}4 PB+yu  
    MxsLrWxm  
    t1FtYXv`/  
    ZRagM'K  
    2I-d.{  
    感兴趣的优化函数 qT$k%(  
    • 效率满足（>95%） d05xn7%!{  
    • 信噪比不满足（<30db） .11l(M  
    • 杂散光不满足（>5% OIrm9D #  
     $D^\[^S  
    0^ODJ7  
    f^$,;  
    Qg*\aa94  
    10. 后续IFTA优化后的结果 SyvoN, ;Q  
           Bu{Kjv  
    M~:_^B  
    m TE(J Zt  
     9F/I",EA  
    "\b>JV5  
    感兴趣的优化函数 J2=4%#R!  
    • 效率满足（>95%） lMFR_g?r  
    • 信噪比满足（<30db） \;{ ]YX  
    • 杂散光满足（<5%） #fuUAbU0X  
    3B1\-ry1M  
    11.总结 G^c,i5}w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 g&$=Y7G  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U]3!"+Y1P  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。  Unk/uk  
    • 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。 Z=JKBoAY  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 X1^VdJE  
     
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