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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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    离线infotek
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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。 cw<I L  
    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。 hN3FH# YO  
    & P-8_I  
    2．模拟任务 ]X6<yzu&+l  
    tl 0|.Q,  
    ]E/0iM5  
    DOE： ;iKLf~a a  
    相位型衍射 aw*]b.f  
    光束整形器 9B0ON*`  
    直径：2mmx2mm 4}H+hk8-  
    形状：圆形 PeJ#9hI~rQ  
    相位级次：16     #gC [L=01  
    R l ]x:  
    wK(]E%\  
    3.建模任务：入射光场 9#z$GO|<  
    `p()ko  
    u9"=t  
    高斯准直激光光束的光束参数 ZO<,V  
    @62,.\F  
    • 波长：632.8nm =|?`5!A  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;E.]:Ia~  
    _LaG%* R6  
    %/A>'p,~  
     c>LP}PGk  
    4.建模任务：期望输出光场 EVPQe-  
    ve d]X!  
    <st<oR'  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: g#$ C8k  
    {[!<yUJ`S#  
    • FWHM-直径：0.5mm $S#Z>d*1!  
    • 边缘宽度：50um +YvF+E  
    • 效率：>95% 2d .$V,U<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r XJx~ g  
    • 杂散光：<5% ga +, P  
    =dAAb\:  
     -qP)L;n  
    Vgj#-7bdyi  
    5.设计方案 ,8 4|qI  
    aF 2vgE\  
     R0Vt_7  
    • 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）。 6&$.E! z  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 7fR5V  
    @AZNF+ \W$  
    $)#orZtzr  
     $}&a*c>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :M"+  
     8$}<4 `39  
    g7zl5^o3j  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )-4c@  
    • 用户必须输入所需的信息 pq) =  
    - 入射场 ;U(]#pW!t  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） B=cA$620  
    - 系统参数 TQ(q [:>  
    - 制造条件 eke[{%L  
    HgY@M  
     \ *t\=4  
    ,!{8@*!=s  
    7.设计过程 sOLh'x f.  
    (9u`(|x  
    C98F?uo%Q  
    JQKXbsXS  
    Z|_V ;*  
    WHE<E rV%  
    <SNr\/aCRi  
    设计和优化过程由两步完成： 6(QfD](2}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d_,Mylk  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 J&aN6l?  
     X;!*D  
    8.系统模拟 g@'XmT="_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *O$|,EsY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 WR #XPbk  
    • 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。 ;T^s&/>E  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 h ;uzbu  
    7]rIq\bM  
     hrKeOwKHU  
    Qf_N,Bq{a  
    9. 初始几何光学设计的结果 @K]`!=vUk  
    +<\LY(o  
    kqeEm {I  
    xdO3koE:  
    ->I.D?p  
    感兴趣的优化函数 Cj>HMB}  
    • 效率满足（>95%） &0T.o,&y  
    • 信噪比不满足（<30db） {qw'gJmX  
    • 杂散光不满足（>5% 8U@f/ P  
     ]+e zg(C}  
    gxO~44"  
    {gzQ/|}#z-  
    XuP%/\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %i\rw*f  
           M %,\2!$  
    jsAx;Z:QT  
    e;vI XJE  
     f hK<P_}  
    1HO;~NJ]m  
    感兴趣的优化函数 4(htdn6\  
    • 效率满足（>95%） )Cdw_Yx  
    • 信噪比满足（<30db） pBAAwHD  
    • 杂散光满足（<5%） 4Y?fbb<  
    Ihf>FMl:  
    11.总结 J0Yb_(w  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _!2lnJ4+5  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 %scw]oF  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 {U-z(0  
    • 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。 w#1BHx  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 2Ug_3ZuU  
     
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