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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。 :A8r{`R'N  
    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。 v-#,@&Uwq  
    #z P-, 2!r  
    2．模拟任务 obvE m[x!Z  
    %6q82}#`  
    0)|Z 7c&  
    DOE： $z_yx `5  
    相位型衍射 20}HTV{v  
    光束整形器 5M=U*BI  
    直径：2mmx2mm  N}5  
    形状：圆形 4ior  
    相位级次：16     y hKH} kR  
    6)1PDlB  
    !SK`!/7c?  
    3.建模任务：入射光场 wS=vm}}u  
    bpc1> ?  
    J!om"h  
    高斯准直激光光束的光束参数 k<1i.rh  
    [0Xuo  
    • 波长：632.8nm a6gw6jQ  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm N'y<<tTA  
    %fg6', 2  
    mP*$wE9b,:  
     UnDCC_ud  
    4.建模任务：期望输出光场 N~]qQ oj,  
    9&r]k8K  
    K{d3)lVYCS  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Z=8&`  
    to: ;:Goa  
    • FWHM-直径：0.5mm K1X-<5]{  
    • 边缘宽度：50um ';G/,wB?`  
    • 效率：>95% /}1|'?P  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -o~zb-E  
    • 杂散光：<5% c!HGiqp  
    2D%2k  
     V(Pw|u" e  
    K\ Wzh;  
    5.设计方案 5 Y&`ZJ  
    29grbP  
    _xAru9=n^  
    • 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）。 X_'tgP9  
    • 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）。 cS Lj\'`b  
    Rng-o!   
    hRXnig{;3  
     :JSxsA6 k  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7[=G;2<  
     jS]Saqd  
    8\;, d  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 97 SS0J  
    • 用户必须输入所需的信息 UA'bE~i  
    - 入射场 wDi/oH/H  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 5 v.&|[\k  
    - 系统参数 lO\HchG zB  
    - 制造条件 PW@ :fM:q  
    |?jgjn&RQ  
     GTB\95j]  
    H,c1&hb/w  
    7.设计过程 ;F1y!h67<  
    28v^j*=* \  
    zq + 2@"q  
     I wj[ ^  
    M>=@Z*u/+  
    *[cCY!+Qy  
    ;m] nl_vg  
    设计和优化过程由两步完成： 6v{&,q  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }{+?>!qDt  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7}qxWz  
     >7@,,~3  
    8.系统模拟 :o` <CO  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ib{#dhV  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 N1Xg-u?ul#  
    • 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。 mK TF@DED  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _b>z'4_'  
    Zl%)#=kO  
     M%54FsV  
    |{|B70v3Co  
    9. 初始几何光学设计的结果 O*+HK1q7  
    a(IE8:yU`  
    QpzdlB44l  
    cb'Y a_  
    #Qg)4[pMJ  
    感兴趣的优化函数 5jK|  
    • 效率满足（>95%） $C=XSuPNK  
    • 信噪比不满足（<30db） lNc0znY  
    • 杂散光不满足（>5% 4D 5Wse  
     )M.g<[= ^  
    )y:M8((%  
    >&>EjK4?  
    P$Y w'3v/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 > mCH!ey  
           })8D3kzX)  
    VxOWv8}|  
    ekfa"X_  
     BGVnL}0  
    #N`MzmwS  
    感兴趣的优化函数 N:'GNMu  
    • 效率满足（>95%） bCTN^  
    • 信噪比满足（<30db） kDJqT  
    • 杂散光满足（<5%） 4TQmEM,  
    t~}c"|<t  
    11.总结 ?~sNu k  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Qhe<(<^J,  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 e7n0=U0  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 FW2x  
    • 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。 X?ZLmP7|  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 r1.zURY  
     
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