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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。 UMBeY[ ?  
    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。 o6|- :u5_/  
    +mD;\iW]  
    2．模拟任务 E #Ue9J  
    D4(73  
    [.Md_  
    DOE： 0YL*)=pD,  
    相位型衍射 04=RoYMM  
    光束整形器 ## vP(M$  
    直径：2mmx2mm z1,#ma}.  
    形状：圆形 Fw(  
    相位级次：16     9[*P`*&  
    bA Yp }  
    2B6u) 95  
    3.建模任务：入射光场 \24'iYtqW  
    %rnRy<9  
    ~H?v L c;>  
    高斯准直激光光束的光束参数 <_pLmYI  
    9 ;vES^  
    • 波长：632.8nm ow 6\j:$?  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8KigGhY'ms  
    r/0 #D+A  
    :N^B54o%6  
     )>b1%x} =  
    4.建模任务：期望输出光场 FMn|cO.vEP  
    ]Hi1^Y<  
    AVU'rsXA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +/n]9l]#h  
    tRc 3<>  
    • FWHM-直径：0.5mm ASMItT  
    • 边缘宽度：50um kn HrMD;  
    • 效率：>95% cdH`#X  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^mI`P}5Y  
    • 杂散光：<5% 9"1=um=  
    =? q&/ cru  
     Vu~fF@ |  
    +|+fDQI  
    5.设计方案 )PU\|I0|)e  
    0{o 8-#  
    R*W1<W%q=  
    • 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）。 Ue,eEer  
    • 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）。 m|+zMf&  
    d@cyQFX  
    jamai8  
     #&S<{75A  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 {O!;cI~  
     $1)NYsSH/H  
    uF|[MWcy0#  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 e 1bV&  
    • 用户必须输入所需的信息 O f-gG~  
    - 入射场 7|"G 3ck  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） jl]p e7-  
    - 系统参数 WwSyw?T  
    - 制造条件 G~*R6x2g  
    436SIh  
     r`u 9MJ*  
    uSC I  
    7.设计过程 {EU]\Mp0j  
    #^i+'Z=L  
    5=8_Le  
    vl%Pg !l  
    b_~KtMO  
    &\/}.rF  
    hE2{m{^A  
    设计和优化过程由两步完成： K~5(j{Kb8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 MI8c>5?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 i~HS"n  
     o+<hI  
    8.系统模拟 V-i:t,*lk(  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 g@>y`AFnr  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 W$" >\A0%  
    • 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。 }LZz"b<aw  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8Waic&lX~  
    xxdxRy9/  
     dUceZmAl  
    2b#> ~  
    9. 初始几何光学设计的结果 1b!5h  
    (%M:=zm  
    gp{P _  
    \WVY@eB  
    n^epC>a"b  
    感兴趣的优化函数 N9f;X{  
    • 效率满足（>95%） n6INI~,  
    • 信噪比不满足（<30db） :Sk<0VVd7  
    • 杂散光不满足（>5% %o0.8qVJi  
     3e^'mT  
    cC,gd\}M  
    jRjQDK_"ka  
    dFpP_U  
    10. 后续IFTA优化后的结果 {y:+rh&  
           (]<G)+*  
    sWLH"'Z  
    <{1 3Nd'o  
     pC)S9Kl  
    gJ Z9XLPC  
    感兴趣的优化函数 FkoN+\d  
    • 效率满足（>95%） vnz}Pr! c  
    • 信噪比满足（<30db） =Sn!'@%U]  
    • 杂散光满足（<5%） v#KE"m  
    Aa%ks+1  
    11.总结 =G<S!qW  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 kI$X~s$r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 W&a<Q)o*I  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4\8k~ #  
    • 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。 ((_v>{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 #1f8A5<  
     
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