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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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    光券
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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。 r@ *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。 S aq>o.  
    U;dt-3?=.h  
    2．模拟任务 \ #c+vfq  
    w^6N :]d  
    IMw)X0z  
    DOE： 0aoHv  
    相位型衍射 }Fe{s;  
    光束整形器 GoA>sK  
    直径：2mmx2mm w*kFtNBfU  
    形状：圆形 ={vtfgxl  
    相位级次：16     72.IhBNtT  
    ewPdhCK  
    L*oL KigT  
    3.建模任务：入射光场 g;Q^_4@  
    .-6s`C2 Y}  
    [|O6n"'  
    高斯准直激光光束的光束参数 /1 %0A  
    CKw)J}z  
    • 波长：632.8nm L k+1r8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 2l4i-;  
    CPE F,,\  
    a8P 6-)W  
     QHz76i!=>  
    4.建模任务：期望输出光场 yj9gN}+  
    )L("t  
    : 2d9ZDyD  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *fX)=?h56  
    1h0ohW  
    • FWHM-直径：0.5mm pg`;)@  
    • 边缘宽度：50um +-137!x\q  
    • 效率：>95% (pNng"/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB CrQ& -!Eh  
    • 杂散光：<5% +~]g&Mf6o  
    ")buDU6_  
     u`nn{C4D"  
    5E(P,!-.  
    5.设计方案 Gnq~1p5^  
    ?q&mI*j!  
    /Loe y   
    • 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）。 . M $D  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 +zPg`/  
    rqo<Xt`  
    55KL^+-~  
     /T'nY{  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 tqC#_[~7  
     Y)RikF >  
    +:Zi(SuS]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l'f!za0  
    • 用户必须输入所需的信息 py4_hj\v  
    - 入射场 tTamFL6  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ]gk1h=Y~h  
    - 系统参数 QX|K(`of  
    - 制造条件 @SB+u+mOS  
    9>P(eN  
     ( mMz]b5  
    LvdMx]*SSr  
    7.设计过程 w;_=$L'H&G  
    H:Le^WS  
    o`0H(\en  
    +y(h/NcQ  
    %V/]V,w:*R  
    g H.^NO5\'  
    Rw% KEUDm  
    设计和优化过程由两步完成： {`55nwd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 u9(AT>HxT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 WRM}gWv*  
     \)WjkhG<w#  
    8.系统模拟 D._r@~o  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 qo|iw+0Y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 H_]kR&F8  
    • 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。 ,Fiiw  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 EG6fC4rfC  
    " Xc=<rX  
     r>o6}Mx$  
    :f:C*mYvu  
    9. 初始几何光学设计的结果 }X-ggO,  
    `!N?#N:b)  
    jRc#>;dN  
    i YkNtqn/  
    C? S%fF  
    感兴趣的优化函数 ^<-SW]x  
    • 效率满足（>95%） DK;-2K  
    • 信噪比不满足（<30db） u)-l+U.  
    • 杂散光不满足（>5% K~R{q+  
     6yqp<D0SP)  
    <LY+" Y  
    Jjv&@a}  
    %3wK.tR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 hrK^oa_[W  
           C.O-iBVe#  
    *d 4D9(  
    pm+[,u!i  
     A:(uK>5{Kk  
    d|3[MnU[a  
    感兴趣的优化函数 #q%/~-Uk  
    • 效率满足（>95%） NT'Yh  
    • 信噪比满足（<30db） ko$R%W&T  
    • 杂散光满足（<5%） ]h6<o*  
    GU`2I/R  
    11.总结 N{0 D<"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 L 'y+^L|X  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 = 4L.  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 G(i/ @>l  
    • 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。 #%~wuCn<K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 , {^g}d8  
     
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