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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。 xE+Go  
    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。 Y\j &84  
    U:`rNHl  
    2．模拟任务 0}aJCJ9sx=  
    4h(aTbHaQ  
    |FKo}>4  
    DOE： 5m_@s?P[  
    相位型衍射 *aTM3k)Zs  
    光束整形器 ~r!jVK>^  
    直径：2mmx2mm h; {?z  
    形状：圆形 a8dR.  
    相位级次：16     :CH'Bt4<  
    S:DB%V3  
    Wqy8ZgSC  
    3.建模任务：入射光场 N["(ZSS   
    =lVfrna  
    m@jOIt!<  
    高斯准直激光光束的光束参数 lMP|$C  
    @ cv`}k  
    • 波长：632.8nm q.MM|;_u`  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm !lHsJ)t  
    9WBDSx_(Q  
    QO|ODW+D  
     O" T1=4  
    4.建模任务：期望输出光场 I</Nmgf  
    CIV6 Qe"<  
    +K+ == mO&  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ib& |271gG  
    SqEO ] ~  
    • FWHM-直径：0.5mm :?lSa6de  
    • 边缘宽度：50um `7'(U)x,F  
    • 效率：>95% O  89BN6p  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !hJ%{.  
    • 杂散光：<5% k 9s3@S  
    K)^.96{/@  
     3aW4Gs<g  
    6g$+))g  
    5.设计方案 Ot v{#bB$  
    =#1/<q)L  
    i++ F&r[  
    • 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）。 aIkxN&  
    • 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）。 # VR}6Jv  
    ^QXUiXzl  
    cbS8~Xmj  
     D b(a;o   
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 f *)t<1f  
     igz&7U8gg  
    :%s9<g;-h_  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 c?wFEADn  
    • 用户必须输入所需的信息 .llAiv  
    - 入射场 &4DvZq=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .i`+}@iA  
    - 系统参数 |n]^gTJt  
    - 制造条件 ' Bdvqq  
    JlG yGr^MD  
     _*&<hAZj  
    YMz[je  
    7.设计过程 KA.@q AEB  
    0z\=uQ0  
    =axi0q?}  
    XjL( V1  
    m@"!=CTKd  
    idz6m]{~yT  
    sd>#Hn  
    设计和优化过程由两步完成： 5MiWM2"X\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -@AGQ+e  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a'Aru^el  
     yp!Xwq#n  
    8.系统模拟 "BEU%,w  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 [<OMv9(l'o  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 w)3LYF  
    • 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。 l *pCG`@J#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 2R.YHj  
    b/WVWDyob/  
     {T.$xiR  
    VSM%<-iQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 \5X34'7   
    I]TL#ywF   
    E&]S No<  
    %_} #IS1  
    Fa@#nY|UV3  
    感兴趣的优化函数 gl00$}C  
    • 效率满足（>95%） Ho*S >Y  
    • 信噪比不满足（<30db） Qb9) 1  
    • 杂散光不满足（>5% OB5(4TY  
     Jtc?p{  
    $eI[3{}X  
    Jd/ 5Kx  
    (9'MdH  
    10. 后续IFTA优化后的结果 iZ)7%R?5  
           FL0[V,  
    -.:1nI  
    l,pq;>c9a  
     &\K,kS[.r  
    +)Z,%\)Z  
    感兴趣的优化函数 kU4Zij-O  
    • 效率满足（>95%） u{exQ[,E  
    • 信噪比满足（<30db） : 8(~{<R  
    • 杂散光满足（<5%） )Z"7^ i  
    O^|,Cbon6  
    11.总结 [ *R8XXuL  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 N4'b]:`n  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4Uz6*IQNl  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 '$l*FWOEal  
    • 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。 h jW RU#  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 V?5QpBK I  
     
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