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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 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。 @PYW|*VS  
    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。 R'S c  
    DY)D(f/&3  
    2．模拟任务 kR<xtHW  
    0L!er%GM  
    L_tjcfVo  
    DOE： ?wGiog<Q{  
    相位型衍射 Na\3.:]z  
    光束整形器 p G)9=X!9  
    直径：2mmx2mm l'|E,N>X  
    形状：圆形 Bj;\mUsk  
    相位级次：16     Vh 2Bz  
    "nVK< Vd  
    Jb( DJ-&  
    3.建模任务：入射光场 %l Q[dXp  
    gE\A9L~b  
    =YWT|%^uX  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^Ku\l #B  
    BmJkt3j."  
    • 波长：632.8nm x$~3$E  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &J\B\`  
    #0}Ok98P  
    CT|z[^  
     6,B-:{{e"  
    4.建模任务：期望输出光场 uZ@-e|qto  
    \BLp-B1s  
    +T-@5 v[  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: )V=0IZi  
    _o\>V:IZ  
    • FWHM-直径：0.5mm Ynvj;  
    • 边缘宽度：50um aPprMQ5  
    • 效率：>95% $2Kau 1  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 4S'[\ZJO  
    • 杂散光：<5% =.DTR5(_h  
    3voW  
     g4Y) Bz  
    k}X[u8A  
    5.设计方案 F|,6N/;!W  
    >H$;Z$o*(  
    ,g%o  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 p=2zS.  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 I=U+GY:  
    8B j4 _!g  
    Ah*wQow  
     FQ U\0<5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "<qEXX  
     tL1P<1j_  
    ]+mjOks~  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 q1STRYb   
    • 用户必须输入所需的信息 Ky *DfQA  
    - 入射场 A1Ka(3"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） *vb^N0P  
    - 系统参数 K|US~Hgv  
    - 制造条件 [$^A@bqk  
    10?qjjb&  
     XjxPIdX_H  
    FW_G\W.  
    7.设计过程 MvBD@`&7  
    Mxo6fn6-46  
    7 %3<~'v[  
    bQ<b[  
    )AJ=an||5  
    7^Na9]PY  
    eI0F!Yon  
    设计和优化过程由两步完成： ]Dh1~k.Kp  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lu]o34  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '[Xl>Z[  
     Ssw&'B|o  
    8.系统模拟 xkM] J)C  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 (|dPeix|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9_GokU P_  
    • 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。 c8<xFvYG  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 mW~P!7]  
    qJ 95  
     .A(i=!{q  
    ~\ [?wN  
    9. 初始几何光学设计的结果 3?@?-q2g  
    [A]Ca$':  
    gJh}CrU-  
    Pr`s0J%m  
    p0Gk j-  
    感兴趣的优化函数 nS.2C>A  
    • 效率满足（>95%） )km7tA 0a  
    • 信噪比不满足（<30db） 'PpZ/ry$  
    • 杂散光不满足（>5% N 'i,>  
     '#W_boN  
    {OCJ(^8i  
    lufeieW  
    1q] & 7R  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1A^1@^{m'  
           g_vm&~U/'  
    =JW[pRI5a  
    e #M iaX  
     Oc~aW3*A(  
    _f|/*. @Q  
    感兴趣的优化函数 i4<BDX5  
    • 效率满足（>95%） =!CU $g  
    • 信噪比满足（<30db） jgq{pZ#E  
    • 杂散光满足（<5%） _=EZ `!%  
    ^)0 9OV+hF  
    11.总结 W Y:s gG  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 "r..  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1"YpO"Rh  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #ib^Kg  
    • 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。 J {tVa(.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )7Ixz1I9g  
     
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