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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 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。 d\eTyN'rA  
    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。 Sq<ds}o'8l  
    O4`am:@  
    2．模拟任务 Z+p'3  
    4~8!3JH39  
    9NXL8QmC8  
    DOE： Q[rmsk 2L'  
    相位型衍射 E ^ub8  
    光束整形器 hCpX# rg?  
    直径：2mmx2mm LIah'6qR  
    形状：圆形 Y8i'=Po%,  
    相位级次：16     9:\#GOg  
    "W71#n+ [  
    "}|&eBH^<  
    3.建模任务：入射光场 S/?!ESW6  
    YRU1^=v  
    tBB\^xq:  
    高斯准直激光光束的光束参数 VbU*&{j  
    ^RIDC/B=V6  
    • 波长：632.8nm s?j||  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm [B_(,/?  
    Zqi;by%  
    7Be\^%  
     $bo,m2)  
    4.建模任务：期望输出光场 $!LL  
    ]=ubl!0=:  
    zWA~0l.2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: PI-o)U$Ehv  
    sKCfI]  
    • FWHM-直径：0.5mm ]y kMh  
    • 边缘宽度：50um 7 'B9z/  
    • 效率：>95% x<=<Lx0B;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB d,V]j-  
    • 杂散光：<5% "e;wN3/bF  
    WHkrd8  
     9JtPP  
     26[.te9  
    5.设计方案 7eU|iDYo  
    .9uw@ Eq  
    ?S2!'L  
    • 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）。 9{- Sa  
    • 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）。 HYcwtw6  
    9zKbzT]  
    b%_[\((  
     4*9WxhJ ]0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <c!I\y  
     vVfIe5+OP  
    -<Oy5N  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 n38l!m(.  
    • 用户必须输入所需的信息 HUWCCVn&  
    - 入射场 ^v+7IFn  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &60#y4  
    - 系统参数 O_^X:0}  
    - 制造条件 >XU93 )CX  
    ^2<nn op  
     dk@j!-q^  
    y&(R1Y75  
    7.设计过程 6v(;dolBIw  
    JANP_b:t  
    Op 0Qpn  
    ~'u %66  
    -guVl 4 V  
    $g@-WNe  
    ]/TqPOi:  
    设计和优化过程由两步完成： qJ5gdID1_  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R) 'AI[la  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rvwfQ'14  
     R1/87eB  
    8.系统模拟 s]@k,%  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 &h67LMD!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 c&>==pI]k  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 bA*T1Db,t>  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ATq-&1hs  
    >G<.^~o  
     nv-_\M   
    KX$Q`lM   
    9. 初始几何光学设计的结果 \-scGemH  
    ANWUo}j  
    $ 8WJ$73  
    .:?cU#.  
    h"849c;C.  
    感兴趣的优化函数 o<f|jGY0  
    • 效率满足（>95%） qcdENIy0b  
    • 信噪比不满足（<30db） dq U.2~9  
    • 杂散光不满足（>5% L |pJ\~  
     oHj64fE9  
    x}*Y =Xh  
    r\f|r$i  
    >x 6$F*:W}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 OK1f Y`$z  
           /`YbHYNF[  
    R`F8J}X_  
     U<Z\jT[  
     Da WzQe=  
    AYLCdCoK.  
    感兴趣的优化函数 ?ybX &V  
    • 效率满足（>95%） J`@#yHL  
    • 信噪比满足（<30db） VN[i;4o:|  
    • 杂散光满足（<5%） f8X/kz  
    M~ ^ {S[o  
    11.总结 Z d]2>h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |0A:0'uA!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 r" )zR,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 sxBRg=  
    • 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。 0-{l4;o  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 8G0DuMI5  
     
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