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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 正序阅读 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。 h!%`odl%  
    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。 A8Y~^wn  
    o[6"XJ  
    2．模拟任务 e2ZUl` {g  
    hrt-<7U  
     Jl,x~d  
    DOE： ) hB*Hjh  
    相位型衍射 %=eD)p7l-  
    光束整形器 S6Pb V}  
    直径：2mmx2mm rrRC5h  
    形状：圆形 bZfJG^3  
    相位级次：16     .1lc'gu5y  
    )Q?[_<1Y+  
    UbH=W(%  
    3.建模任务：入射光场 xWV7#Z7  
    Vk T3_f  
    e 3oIoj4o  
    高斯准直激光光束的光束参数 " N4]e/.V  
    z H4#\d  
    • 波长：632.8nm r{&"]'/X  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `"4EE}eQc  
    V@f#/"u'  
    }1 ^.A84a  
     ^Tmmx_Xw  
    4.建模任务：期望输出光场 &|*|  
     t/(j8w  
    Pw.+DA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: z8MYgn 7  
    -&tiM v  
    • FWHM-直径：0.5mm Vd~k4  
    • 边缘宽度：50um <{uIB;P  
    • 效率：>95% ')<$AMy1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;Yj&7k1  
    • 杂散光：<5% d a9 *>+[  
    i[J',  
     aR $P}]H  
    p(%x&*)f  
    5.设计方案 +__Rk1CVh  
    `BY`ltW  
    1XRVbQt  
    • 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）。  1qF.0  
    • 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）。 b L~<~gA  
    } q(0uzaG  
    u{ /gjv  
      VVY\W!  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !2}Q9a  
     Fsh-a7Qp  
    oY:>pxSz<@  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d-aF-  
    • 用户必须输入所需的信息 y5}|Y{5  
    - 入射场 Vy $\.2=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） I'wAgf6W  
    - 系统参数 \Qn8"I83AV  
    - 制造条件 tB.9Ov*  
    `x{gF8GV  
     &$[{L)D  
    G$b4`wt  
    7.设计过程 {[+gM?  
    \ZB;K~BV&  
    K(^x)w r-:  
    r{_'2Z_i  
    /^"TMm   
    'I2)-=ZL6  
    YX(%jcj*  
    设计和优化过程由两步完成： $oEDyC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [#tW$^UD  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 j&9~OXYv  
     g@L4G?hLn  
    8.系统模拟 57r)&8  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ]jYM;e  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %oo&M;  
    • 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。 =Ao;[j)*!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 P?F:x=@'|  
    $O#h4L_  
     [*(MI 9WM  
    %j,Ny}a   
    9. 初始几何光学设计的结果 V4>P8cE  
    *HRRv.iQ  
    [Zf<r1m  
    v|xlI4  
    WBGYk);  
    感兴趣的优化函数 :Z)s'd.  
    • 效率满足（>95%） LuVj9+1 S  
    • 信噪比不满足（<30db） c?d#Bj ?  
    • 杂散光不满足（>5% >,v~,<3 i  
     ,rKN/{M!  
     >Pu*MD;  
    C{D2mSS  
    LLE~V~j  
    10. 后续IFTA优化后的结果 H_Yy.yi  
           !l~hO  
    SCo9[EJ  
    [|YMnV<B  
     #[8gH>7  
    :/3`+&T^/  
    感兴趣的优化函数 4Y]`> ;w  
    • 效率满足（>95%） hug12Cu  
    • 信噪比满足（<30db） >@X=E3  
    • 杂散光满足（<5%） Um~jp:6p  
    s-*XAn ot  
    11.总结 gSC@uf  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8|l Yf%n>j  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 N  P"z  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 buoz La  
    • 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。 -'nx7wnj2  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 %bsdC0xM  
     
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