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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。 5,k&^CK}  
    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。 eLM_?9AZ!R  
    ^7V9\Q9  
    2．模拟任务 hBO I:4u[  
    {C[<7r uF  
    JmtU>2z\  
    DOE： }r9f}yX9Q  
    相位型衍射 JEGcZeq)  
    光束整形器 %BC*h}KGH  
    直径：2mmx2mm ySL 31%  
    形状：圆形 Xq1n1_Z  
    相位级次：16     {eMu"<  
    ts aD5B  
    Rq<T2}K  
    3.建模任务：入射光场 Kw+?Lowp  
    L00,{g6wqb  
    JY~s-jxa  
    高斯准直激光光束的光束参数 fOF02WP^  
    T1LtO O  
    • 波长：632.8nm -6aGcPq  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 8J7 xs6@  
      9Ld3  
    &Dgho  
     "n=`{~F  
    4.建模任务：期望输出光场 p3qlVE  
    w%g@X6  
    FU E/uh  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Q+[gGe JUF  
    O sbY}*S  
    • FWHM-直径：0.5mm ?TLMoqmXM{  
    • 边缘宽度：50um _A;jtS)SY  
    • 效率：>95% D N GNc  
    • 信噪比（SNR）：>30dB nxA Y]Q  
    • 杂散光：<5% u yzc"d i  
    5M;fh)fT  
     =;9Wh!{  
    g~S>_~WL  
    5.设计方案 LsS/Sk  
    kVCS FF*  
    u I}S9  
    • 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）。 z;xp1t @  
    • 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）。 DyD#4J)E  
    f nX!wN  
    DvKM[z3j  
     ;oH17  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @TdPeTw\  
     h7)^$Hd  
    R#"kh/M  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 A|,\}9)4X[  
    • 用户必须输入所需的信息 >2_BL5<S  
    - 入射场 y{0`+/\`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |CexP^;!U  
    - 系统参数 5wmH3g#0  
    - 制造条件 bc}U &X<  
    . p^='Kz?  
     ;EP7q[  
    !h4S`2oZ/  
    7.设计过程 @F]6[  
    ;cH|9m:Y  
    y)X;g:w  
     ?}e8g  
    DN2K4%cM%'  
    idMb}fw>  
    e#(0af8A  
    设计和优化过程由两步完成： EDcR:Dw3  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &^Zo}F2V  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 WO?EzQ ?  
     ,B(UkPGT  
    8.系统模拟 f ?_YdVZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 iNUisl  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 7L|w~l7R~  
    • 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。 |\TOSaZ  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 P%z\^\p"5  
    OkGg4X|9  
     [u;]J*  
    IsxPm9P2<  
    9. 初始几何光学设计的结果 {+r pMUs#  
    LyH8T'C~  
    z6#N f,  
    uc<XdFcu  
    6Xb\a^ q  
    感兴趣的优化函数 =G]} L<  
    • 效率满足（>95%） g dT3,8`#[  
    • 信噪比不满足（<30db） Q:& ,8h[  
    • 杂散光不满足（>5% D|/Azy.[  
     <mjH#aSy  
    \:mx Ri  
    VI,z7 \  
    yw^t6E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 %H75u 6  
           B(w k $2  
    kbJ/7  
    pN6!IxN$  
     /tM<ois*  
    SL" ;\[uI  
    感兴趣的优化函数 tQ_;UQlX  
    • 效率满足（>95%） EGO;g^,  
    • 信噪比满足（<30db） lBqu}88q0  
    • 杂散光满足（<5%） H_sLviYLu  
    mVfg+d(  
    11.总结 M,"4r^%k  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。  *>j u1f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 >gM|:FG  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 EgM.wQHR]  
    • 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。 z)xGZ*{=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 b)9bYkd  
     
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