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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。 [\ YP8^..  
    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。 an`(?6d  
    piotd,  
    2．模拟任务 ,O)\,tg  
    <'_GQM`G  
    05 Q8`  
    DOE： RT"2Us]*  
    相位型衍射 \=V[ba:q  
    光束整形器 P$>kBW53  
    直径：2mmx2mm %d J>8.jW@  
    形状：圆形 :*'?Ac ?  
    相位级次：16     AS_+}*WSFQ  
    I<K/d  
    AJd.K'=8  
    3.建模任务：入射光场 UjOhaj "h  
    O9X:1>a@i  
    n{r#K_  
    高斯准直激光光束的光束参数 yN<fmi};c  
    U hhmG+  
    • 波长：632.8nm 0_mvz%[J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -+>r4P  
    b ]&zDo|8  
    {/xs9.8:JX  
     DjzBG*f/  
    4.建模任务：期望输出光场 gNN" H#=2  
    { DQ E7kI  
    {ah~q}(P  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: GR[>mkW!M  
    &N_c-@2O  
    • FWHM-直径：0.5mm [Um4\QvUx  
    • 边缘宽度：50um L(n/uQ :  
    • 效率：>95% wy- C~b'Qd  
    • 信噪比（SNR）：>30dB "5JNXo,H  
    • 杂散光：<5% &:I +]G/W  
    ~P#zhHw  
     6Hbf9,vI  
    ^+Vk#_2Q  
    5.设计方案 iq uTT~  
    2 C]la  
    lJzy)ne  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 SslY]d]  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Wejwj/EU%  
    e_c;D2' F  
    4<Sa,~4  
     [&qbc#L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 1uS-Tx  
     :-\ yy  
    W _,;eyo  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 4JZHjf0M6  
    • 用户必须输入所需的信息 YqSXi~.  
    - 入射场 G(0y|Eq  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ff}a <w  
    - 系统参数 U\Ar*b)/T  
    - 制造条件 loUl$X.u  
    [)SR $/A  
     ,#bb8+z&p  
    L=HVdeE  
    7.设计过程 fQ36Hd?(5  
    "?SOBA!vy  
    0)oN[  
    C. Ja;RFq  
    -[pCP_`)u  
    !-5S8b  
    E!I  
    设计和优化过程由两步完成： SE^b0ZV*x  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 nSxb-Ce  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 W>0"CUp  
     &oeN#5Es8C  
    8.系统模拟 (eRKR2% q  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 PyMVTP4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7/|F9fF@M  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 E./__Mz@  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 kWs+2j  
    "@{4.v^}!  
     TsX+. i'  
    >Qm<-g  
    9. 初始几何光学设计的结果 Vj=Xcn#*8  
    =F'M~3M   
    :6W^ S/pf  
    EDHg'q  
     L%WME8PB  
    感兴趣的优化函数 8Z dUPW\e  
    • 效率满足（>95%） }. xrJ52Tz  
    • 信噪比不满足（<30db） >:jM}*dnL  
    • 杂散光不满足（>5% B`*f(  
     v\ %B  
    /bmXDDYH4  
    MyH[vE^b  
    ut$,?k!M  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Z cm<Fw  
           >I4p9y(u  
    .kc"E  
    T A\4uy6o  
     382*  
    2$ |]Vj*Zs  
    感兴趣的优化函数 j,C,5l=  
    • 效率满足（>95%） 6 u-$  
    • 信噪比满足（<30db） `ke3+%uj o  
    • 杂散光满足（<5%） hIuMHq7h  
    ~H^'al2PK  
    11.总结 ^kn ^CI6  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 BTTLy^  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 i<T P:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 7v_i>_m]  
    • 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。 D<U 9m3  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 bVoU|`c  
     
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