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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。 !M&Qca2  
    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。 S3G9/  
    A=z+@b6  
    2．模拟任务 R zOs,  
    g2&%bNQ-5  
    yi*2^??` 1  
    DOE： dV( "g],  
    相位型衍射 ?C[W~m P  
    光束整形器 #9a\Ab  
    直径：2mmx2mm H:d@@/  
    形状：圆形 8?> #  
    相位级次：16     @Weim7r  
    b85r=tm   
    m@z.H;  
    3.建模任务：入射光场 _=wu>h&7  
    Lcx)wof  
    w4m)lQM  
    高斯准直激光光束的光束参数 "\x<Zg;  
    E,/<;  
    • 波长：632.8nm DhVF^=x$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm / X #4  
    FKX+ z  
    o<Esh;;*nm  
     'F)93SwU  
    4.建模任务：期望输出光场 GbLuX U  
    ?OYK'p.  
    Y M <8>d  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: =nQgS.D  
    $E j;CN59  
    • FWHM-直径：0.5mm N}j]S{j}'  
    • 边缘宽度：50um su/!<y  
    • 效率：>95% jc4#k+sb  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5-3.7CO$  
    • 杂散光：<5% bI_6';hq!  
    3u)NkS=  
     [%);N\o2Y  
    *Va;ra(V2  
    5.设计方案 >;$C@  
    k"kGQk4  
    x?aNK$A~X  
    • 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）。 G`_LD+  
    • 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）。 t+ ,'  
    GV+K] KDI  
    ;77#$H8)  
     Q1A_hW2x  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  ?)_?YLi  
     ;V=Y#|o  
    *t)Y@=k3>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 +PlA#DZu  
    • 用户必须输入所需的信息 j.?c~Fh  
    - 入射场 '@ $L}C#OI  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 1[; 7Ay  
    - 系统参数 O3YD jas  
    - 制造条件 Ap :mc:  
    - kGwbV}  
     MsaD@JY.y  
    @%oHt*u  
    7.设计过程 R">-h;#  
    hyHeyDO2  
    3>~W_c9@  
    F&Bh\C)]  
    xF#'+Y  
    4R(H@p%+r2  
    THVF(M4v  
    设计和优化过程由两步完成： &}:]uC  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 u6B,V  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @26gP:Um  
     i-<1M|f  
    8.系统模拟 ZM6`:/lc  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 tyW5k(>  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 |g$n-t  
    • 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。 c\J?J>xz  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >!D^F]CH  
    pL& Zcpx  
     61[ 8I},V  
    Q{:5gh  
    9. 初始几何光学设计的结果 u!B6';XY  
    ?ZqvR^  
    S`\03(zDA  
    I: L}7uA[t  
    |= o)|z2  
    感兴趣的优化函数 MMQ^&!H  
    • 效率满足（>95%） xA&RMu&  
    • 信噪比不满足（<30db） e #5LBSP  
    • 杂散光不满足（>5% j_ \?ampF  
     zc`gm~@  
    o#^(mGj_.  
    *%nV<}e^_=  
    f*:DH4g }B  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Bp7`W:?# "  
           &(Yv&j X  
    G[bWjw86O  
    x @a3STKT  
     G0izZWc  
    ev{;}2~V  
    感兴趣的优化函数 4eRV?tE9  
    • 效率满足（>95%） a(eKb2CX  
    • 信噪比满足（<30db） '#oNOU  
    • 杂散光满足（<5%） ;!C~_{/t  
    O-=~Bn _  
    11.总结 Nueb xd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 )Z=S'm k4_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 GBvgVX<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~0 PR>QJ  
    • 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。 N,4. %|1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sU=7)*$  
     
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