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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。 l[rIjyL@  
    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。 [o\O^d  
    uFG]8pj2V1  
    2．模拟任务 PNc^)|4^Q  
    NDCZc_  
    >qCUs3}C{*  
    DOE： S}ZM;M  
    相位型衍射 e9"<.:&  
    光束整形器 ADlPdkmym  
    直径：2mmx2mm v8_HaA$5Y  
    形状：圆形 UiF?Nx~  
    相位级次：16      +'Tr>2V  
    )7O4j}B){  
    c,4UnEoCR  
    3.建模任务：入射光场 @yS  
    3*XX@>|o  
    }-YD_Pm K-  
    高斯准直激光光束的光束参数 LW0't} z  
    !x|OgvJ  
    • 波长：632.8nm ;R 'OdQ$o  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm d; V  
    cm]8m_!  
    pH'#v]"  
     `R=8=6Z+$q  
    4.建模任务：期望输出光场 q_ ']i6  
    5;C+K~Y  
    =w_y<V4  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |oC&;A  
    DRj\i6-v  
    • FWHM-直径：0.5mm )z$VQ=]"  
    • 边缘宽度：50um Gb~*[  
    • 效率：>95% _U%!&_m6  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Y)g<> }F  
    • 杂散光：<5% 8cF-kfbfZ  
    buG0#:  
     (X QgOR#  
    xSug-  
    5.设计方案 v8Bi1,g  
    fG2\p&z  
    3zGxe-  
    • 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）。 UYD(++  
    • 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）。 0:Yz'k5  
    =-1d m+P  
    TY5<hPU=  
     \y"!`.E7\d  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wQlK[F]!>  
     j'#W)dp(  
    ]?/[& PP,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #ZeZs31  
    • 用户必须输入所需的信息 rwv_ RN  
    - 入射场 &5)Kg%r  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） O>lF{yO0`  
    - 系统参数 }<9*eAn`  
    - 制造条件 z2A7:[  
    wJ/k\  
     ]ta]OK{s"  
    \[% [`m  
    7.设计过程 -r_z,h|  
    ~^w;`~L  
    $ThkK3  
    90Jxn'>^  
    +8 ]}'6m  
    o{(-jhR  
    c{ +Y $  
    设计和优化过程由两步完成： 0jro0f'  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 :%{MMhb x  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 pMHY2t  
     6,ylk f3  
    8.系统模拟 %19TJn%J$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 #(?EL@5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "9Sxj  
    • 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。 OAEJ?ik  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /9/=]  
    5YQ4]/h  
     UW8b(b[-6b  
    S6*3."Sk  
    9. 初始几何光学设计的结果 vHCz_ FV  
    r%}wPN(?D  
    Sx5r u?$.  
    ]HgAI$aA,  
      lCr  
    感兴趣的优化函数 !ANvXPp  
    • 效率满足（>95%） n"Ot'1yr  
    • 信噪比不满足（<30db） Z f4Xt Yn  
    • 杂散光不满足（>5% )wQR2$x~  
     9?:SxI;v  
    <VS\z(K  
    MS%xOB*6  
    S^]i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B<T wTv  
           fT!n*;h  
    osB[KRT>("  
    M\BLuD  
     v[T5D:  
    iEux`CcJ.  
    感兴趣的优化函数 we9R4 *j  
    • 效率满足（>95%） 2_6x2Ia4  
    • 信噪比满足（<30db） L5 Rj;qhi  
    • 杂散光满足（<5%） (y7U}Sb'  
    U-6b><  
    11.总结 ]7}2"?J4v  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1tHTjEG4^3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }rz}>((ZHF  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 r in#lu& N  
    • 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。 q %i2' yE  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &EYO[~D06  
     
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