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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。 91f{qq=#J{  
    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。 .(J~:U  
    '6g;UOx^=  
    2．模拟任务 1U)U{i7j  
    u~O9"-m !V  
    PJfADB7Y  
    DOE： Z;ze{Vb  
    相位型衍射 NqlU?  
    光束整形器 6o:b(v&Oo  
    直径：2mmx2mm p>ba6BDJT  
    形状：圆形 3VZ}5  
    相位级次：16     Oj=g;iY  
    a!@(bb z>  
    tDC?St1  
    3.建模任务：入射光场 $~3?nib"j  
    ]D.} /g  
    \sn wR  
    高斯准直激光光束的光束参数 MZrLLnl6\  
    u Vth&4dh9  
    • 波长：632.8nm 1La?x'{2MP  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G1 K@Ir<  
    R@df~  
    =L\&} kzB  
     XQ'$J_hC  
    4.建模任务：期望输出光场 ~0@ uR  
    P7 h^!a/  
    mI,a2wqi  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FfRvi8  
    >qy$W4  
    • FWHM-直径：0.5mm Mdw"^x$7  
    • 边缘宽度：50um eK[9wEdn  
    • 效率：>95% G_QV'zQ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB xeB-fy)5+  
    • 杂散光：<5% RRb>]oD  
    2RU/oqmR  
     GU0[K#%  
    79z/(T +  
    5.设计方案 FrsXLUY  
    'u#c_m! 9  
    v8"Zru  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 XI '.L ~  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 kp-`_sDg  
    *L&|4|BF2  
    P67*-Ki  
     ;uho.)%N`F  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 _<6E>"*m  
     >~l^E!<i-u  
    Z5V_?bm$  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .wO-2h{Q  
    • 用户必须输入所需的信息 /s~BE ,su  
    - 入射场 ]pWn%aGv*Y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） F AQx8P  
    - 系统参数 c;,-I  
    - 制造条件 nGM;|6x"8|  
    @rv)J[7Y&  
     hZ|8mV  
    *&z !y/  
    7.设计过程 \Ez&?yb/  
    {t*CSI  
    FMtg7+Q|>  
    U]&/F{3 im  
    pwv mb\  
    G '%ZPh89  
    X"V)oC  
    设计和优化过程由两步完成： J^=Xy(3e  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 @d n& M9Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :(K JLa]  
     w!b;.l  
    8.系统模拟 ,:{+-v(  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Us\Nmso z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _ mgu r  
    • 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。 uvRX{q 4  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ck$>   
    OGcW]i  
     Ml,in49  
    KP`Pzx   
    9. 初始几何光学设计的结果 B@ >t$jK  
    VFK]{!C_  
    zCS&w ~  
    `Bb32L   
    !ZM*)6^  
    感兴趣的优化函数 QJ%N80  
    • 效率满足（>95%） Ih[k{p  
    • 信噪比不满足（<30db） I  :8s3;  
    • 杂散光不满足（>5% / <+F/R'=O  
     tlYB'8bJY  
    E;YD5^B  
    dpT?*qLM  
    "g/UpnH  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &{bNa:@  
           !/]z-z2>  
    wauM|/KG  
     zj$Ve  
     4m%Yck{R  
    {rzQ[_)EC  
    感兴趣的优化函数 @o&UF-=MW(  
    • 效率满足（>95%） KvjH\;78  
    • 信噪比满足（<30db） ~ymSsoD^  
    • 杂散光满足（<5%） zhh6;>P  
    _y:a Pn  
    11.总结 3x=NSe|f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 p::`1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 uM[[skc  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 id)J;!^;J  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 D77$aCt  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 O`_]n  
     
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