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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。 k<A|+![  
    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。 5a%i%+;N  
    ["0DXm%t  
    2．模拟任务 +N2R'Phv  
    E++3GagdiD  
    $Y?[[>u  
    DOE： .kc{)d*0K  
    相位型衍射 Oh; V%G  
    光束整形器 FM,o&0HSd  
    直径：2mmx2mm ,buo&DT{L  
    形状：圆形 <[A;i  
    相位级次：16     'b:UafV  
    QP7N#mh  
    [oG Sy5bB  
    3.建模任务：入射光场 ^KUM4. 6  
    -GZ:}<W 6+  
    w~ O)DhC  
    高斯准直激光光束的光束参数 O &}`R5Y;  
     Q5 =  
    • 波长：632.8nm iLk"lcX  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =|V[^#V  
    PwC^ ]e  
    oD 3Q{ e  
     Rja>N)MzBf  
    4.建模任务：期望输出光场 Z+agS8e(  
    g:2\S=  
    ;nw}x4Y[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g`I$U%a_2  
    KvmXRf*z  
    • FWHM-直径：0.5mm U"OA m}  
    • 边缘宽度：50um >2ny/AK|  
    • 效率：>95% !~`aEF3  
    • 信噪比（SNR）：>30dB QRHM#v S  
    • 杂散光：<5% L8?;A9pc()  
    IeAUVR S)  
     :u|F>e  
    \4Z"s[8}  
    5.设计方案 j$Vtd &  
    ^w*&7.Z  
    [E;~Y_l  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 )F m'i&F_  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 DEt;$>tl 5  
    %B(E;t63W  
    ]~7xq)28  
     &Vbcwv@  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 -)[~%n#X+t  
     4 IXa[xAm  
    (``|5;T\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 X!K:V~WG  
    • 用户必须输入所需的信息 [='<K  
    - 入射场 Z4{~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） e!P]$em|1E  
    - 系统参数 aj}#~v1  
    - 制造条件 ,8+Jt@L  
    LEA^o"NW.  
     v2}>/b)  
    7%yP5c B  
    7.设计过程 /OeOL3Y  
    SOeRQb'  
    -9yWf8;  
    9` G}GU]@}  
    e89IT*  
    NLZUAtx(  
    :PP!v!vk  
    设计和优化过程由两步完成： 7-c3^5gn{  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 g>H\"cUv  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 lQ|i Ws  
     Kbcr-89Gv~  
    8.系统模拟  &W? hCr  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 2qPQ3-'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ICUI0/J  
    • 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。 uY:u[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ..yLtqos  
    (z^9 87G  
     :.?%e{7  
    -}P/<cu:  
    9. 初始几何光学设计的结果 &I?d(Z=:\  
    :{x    
    * NdL4c~  
    { u1\M  
    $<d3g :  
    感兴趣的优化函数 <26Jif:  
    • 效率满足（>95%） c'Zs2s7$  
    • 信噪比不满足（<30db） #& &  
    • 杂散光不满足（>5% d5 U+]g  
     F/U38[  
    ])mYE }g  
    ePe/@g1K*  
    LAv!s/O$=  
    10. 后续IFTA优化后的结果 C%;J9(r  
           cfUG)-]P~  
    Tw!_=zy(Gw  
    HsAKz]Mq  
     H6i;MQ  
    )U:W 9%  
    感兴趣的优化函数 Xv?'*2J  
    • 效率满足（>95%） 'L ]k \GO  
    • 信噪比满足（<30db） );*#s~R  
    • 杂散光满足（<5%） A9ru]|?  
    ;09U*S$eK  
    11.总结 I] 0 D*z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ,B$m8wlI|  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 rPF2IS(5  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /Pgc W  
    • 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。  H+Se  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (-esUOB.  
     
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