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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。 $LJCup,1"  
    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。 )jm u*D5N  
    Z)dE#A_X  
    2．模拟任务 H<C+ rAIb  
    PP!} w  
    PXDwTuyc  
    DOE： c@)}zcw*  
    相位型衍射 p'YNj3&u  
    光束整形器 @1tv/W  
    直径：2mmx2mm )NCSO b  
    形状：圆形 O K2|/y  
    相位级次：16      FA#8  
    Z*M-PaU}  
    % #-'|~  
    3.建模任务：入射光场 ;&U! g&  
    pb=yQ}.  
    YMIX|bj6Y  
    高斯准直激光光束的光束参数 1xt N3{c  
    $+Zj)V(  
    • 波长：632.8nm X8| 0RU@f  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm WJ m:?,  
    Ilv _.  
    2` j#eB1  
     V;>u()  
    4.建模任务：期望输出光场 8VLD yX2-  
    [;8vO=Z  
    N[8y+2SZ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: p'`pO"EO  
    Fc.1)yh.  
    • FWHM-直径：0.5mm h;`]rK;g  
    • 边缘宽度：50um t*cVDA&K  
    • 效率：>95% EE[JXoke  
    • 信噪比（SNR）：>30dB /6d:l>4  
    • 杂散光：<5% 3m59EI-p  
    iJem9XXb  
     1)N{!w`  
    XY1b_uY  
    5.设计方案 wC4:OJ[d  
    Fmux#}Z  
    t}2$no?  
    • 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）。 d@0&  
    • 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）。 Q2 @Ugt$  
    P1Chmg  
    s2M|ni=  
     SM@RELA'Lb  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 kG70j{gf  
     u=9)A9  
    _Vf0MU;3f+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 CxW-lU3G`  
    • 用户必须输入所需的信息 nlaeo"]  
    - 入射场 )3RbD#?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） -+w^"RBV  
    - 系统参数 SB\T iH/  
    - 制造条件 )Y:9sd8g7  
    PDH00(#;+  
     y&8kORz;?  
    yqKERdm  
    7.设计过程 qD?-&>dBWi  
    0'O*Y ]h+  
    XI*cu\7sy  
    35X4] t  
    H<bK9k)E  
    gjnTG:}}}+  
    BO 3%p  
    设计和优化过程由两步完成： j,BiWgj$8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 iQnIk| 8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 XexslzI  
     {Y#$  
    8.系统模拟 nax(V  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 69>N xr~k  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =fZMute  
    • 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。 F"*.Qq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 39zwPoN>  
    [#hoW"'Q9  
     F4%vEn\!  
    [J71aH  
    9. 初始几何光学设计的结果 }3&~YBx;:  
    6xsB#v*  
    %x G3z7;  
    y@?t[A#v  
    d#*n@@V4  
    感兴趣的优化函数 KqH_?r`  
    • 效率满足（>95%） RN"O/b}qQ  
    • 信噪比不满足（<30db） 4`Z8EV  
    • 杂散光不满足（>5% yDdi+  
     E")g1xGaK  
    KnjowK  
    Xzp!X({   
    %]15=7#'y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 u:FFZ  
           ?U;KwS]%  
    (T]<  
    ]J%p&y+6  
     JO `KNI  
    c ii]-%J}c  
    感兴趣的优化函数 rIg5Wcd  
    • 效率满足（>95%） 8A3pYW-  
    • 信噪比满足（<30db） QIg.r \>o  
    • 杂散光满足（<5%） @Ht7^rz+S  
    KS6H`Mm}/  
    11.总结 6HyndB^  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  c>(`X@KL  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ^bj aa  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 q0l=S+0  
    • 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。 f;w7YO+$p9  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 |dxcEjcY_  
     
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