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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。 24 'J  
    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。 ~ D j8 z+^  
    U2#"p   
    2．模拟任务 {T$9?`h~M  
    q_[o" wq/  
    G:<aB  
    DOE： k_#ak%m/  
    相位型衍射 ]g3JZF-  
    光束整形器 {I%cx Q#y  
    直径：2mmx2mm gV's=cQ  
    形状：圆形 =7=]{Cx[  
    相位级次：16     pK>N-/?a  
    {BN#h[#B{  
    ( Y[Q,  
    3.建模任务：入射光场 O3,jg |,  
    U)o-8OEZ9  
    hn G Z=  
    高斯准直激光光束的光束参数 JX;<F~{.  
    8b& /k8i:  
    • 波长：632.8nm  JYI,N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm N)X3XTY  
    g wRZ%.Cn  
    Q~ w|#  
     Vx u0F]%  
    4.建模任务：期望输出光场 4SxX3Fw  
    >y7?-*0  
    Ty?cC**  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: V~3a!-m\  
    GR_-9}jQP  
    • FWHM-直径：0.5mm  +SU8 +w  
    • 边缘宽度：50um b{&)6M)zo  
    • 效率：>95% p?OoC  
    • 信噪比（SNR）：>30dB P/eeC"  
    • 杂散光：<5% Czu9o;xr  
    jvL[ JI,b  
     F@KGj|  
    A}9`S6@@  
    5.设计方案 gPI ?C76  
    oJz^|dW  
    kVMg 1I@  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 EW OVx*l  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 `*R:gE=  
    {%H'z$|{  
    U%QI a TN*  
     Xl#ggub?  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zTSTEOP}%Y  
     f}P3O3Yv&  
    ]h+j)J}[A  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +I|vzz`ZVr  
    • 用户必须输入所需的信息 O<?R)NH-P  
    - 入射场 R&k<AZ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） \r+ a GB  
    - 系统参数 &j"?\f?  
    - 制造条件  eq;uO6[  
    !l8PDjAE  
     .M%}X7  
    '-~~-}= sJ  
    7.设计过程 k?^z;Tlvw  
    (hbyEQhF  
    #)O6 5GI  
    S4z;7z(8+  
    `Ggbi4),  
    Z@!+v 19^  
    Wh*uaad7  
    设计和优化过程由两步完成： H<,gU`&R  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <PH #[dH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。  x'<X!gw  
     +ye3HGD  
    8.系统模拟 HIZe0%WPw  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 mCVFS=8V  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @*( (1(q  
    • 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。 '5$b-x6F  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 )jP1or  
    W/h[A3 `3N  
     ^<2p~h0 \  
    `X&gE,Ii  
    9. 初始几何光学设计的结果 &V/Mmm T  
    SE  %pw9  
    -uf|w?  
    2\{zmc}G-0  
    s2'h  
    感兴趣的优化函数 u'BaKWPS  
    • 效率满足（>95%） [{,1=AB  
    • 信噪比不满足（<30db） xwo<' xT  
    • 杂散光不满足（>5% pW3^X=6  
     ISvpQ 3{)s  
    }5"u[Z.  
    oCz/HQoBk  
    vEJbA  
    10. 后续IFTA优化后的结果 W'M*nR|xo  
           zTU0HR3A  
    PdWx|y{%  
    .$vK&k  
     ]h5tgi?_l  
    gg2( 5FPP  
    感兴趣的优化函数 5r ^(P  
    • 效率满足（>95%） 61U09s%\0  
    • 信噪比满足（<30db） \dah^mw"  
    • 杂散光满足（<5%） a\*yZlXKs  
    =T7.~W  
    11.总结 }N52$L0[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Qo|\-y-#  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 GZIa 4A  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 X"%gQ.1|{j  
    • 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。 Xsa].  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ig{0Z">  
     
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