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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。 iKuSk~  
    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。 A{b?ZT~2]  
    Ym "Nj  
    2．模拟任务 B*j AD2  
    l*C(FPw4  
    m>@ *-*8k  
    DOE： (E(kw="  
    相位型衍射 gsp|?) ]x  
    光束整形器 w6[uM%fHG  
    直径：2mmx2mm ] 6rr;S  
    形状：圆形 eZ~ZWb,%  
    相位级次：16     Z &R{jQ,  
    2Aq%;=+*  
    geRD2`3;  
    3.建模任务：入射光场 K\]ey;Bd  
    C~dD'Tq]  
    <kr%ylhIu  
    高斯准直激光光束的光束参数 @.Pe.\Z  
    -hIDL'5u-I  
    • 波长：632.8nm ~&Gw[Nd1  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %}asw/WiUa  
    _A%8oY S  
    REvY`   
     ?`%)3gx|  
    4.建模任务：期望输出光场 %l7|+%M.{  
    C!8XFf8e  
    m# ]VdO'f  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: J9 iQW  
    FF"`F8-w>Z  
    • FWHM-直径：0.5mm `kd P)lI `  
    • 边缘宽度：50um 8UyYN$7V  
    • 效率：>95% b{o%`B*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB K2glkGK  
    • 杂散光：<5% F(i@Gm=J]  
    GX+oA]  
     L-lDvc?5c  
    P]4C/UDS-~  
    5.设计方案 P+Ta|-  
    nRmZu\(Ow|  
     OBCRZ   
    • 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）。 v~N8H+! d  
    • 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）。 M#Vl{ b  
    C1@6 r%YD  
    E}V8+f54S  
     @,RrAL }|  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 'K=n}}&:  
     [D=3:B&f  
     d!%:Ok  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #lM :BO  
    • 用户必须输入所需的信息 U[b $VZ}  
    - 入射场 4Y[uqn[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） h<50jnH!  
    - 系统参数 p}j$p'D.RI  
    - 制造条件 8%s_~Yc  
    ZCZYgf@  
     `4& GumG  
    9I:H=5c  
    7.设计过程 {[ j+ y  
    >900O4  
    )/u?_)b4"  
    ~7tG%{t%  
    ZlHN-!OZp  
    p2;-*D  
    T=|oZ  
    设计和优化过程由两步完成： fD#VI   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 h5-<2B|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 YY (,H!  
     h^h!OQKQ  
    8.系统模拟 !Qu)JR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QQ4  &,d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 FfnW  
    • 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。 oW*e6"<R7  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  opK=Z  
    M~Yho".  
     |@]`" k  
    1'dL8Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 z}vgp\cuT  
    UC)-Fd  
    E4^zW_|xE  
    0^VA,QkQ\  
    jFBLElE  
    感兴趣的优化函数 ssv4#8p3  
    • 效率满足（>95%） xeqAFq=9?  
    • 信噪比不满足（<30db） S.bB.<  
    • 杂散光不满足（>5% $F!)S  
     rULrGoM  
    ?d)I!x,;;  
    ~ l~ai>/  
    /F;b<kIy8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 v Dgf}  
           s7?Q[vN  
    fHek!Jv.  
    Aen)r@Y:  
     zmH8#  
    H@$\SUc{  
    感兴趣的优化函数 DGMvYNKTj  
    • 效率满足（>95%） O mkl|l9  
    • 信噪比满足（<30db） Z!Njfq5  
    • 杂散光满足（<5%） ^lCys  
    x4jn45]x@  
    11.总结 \8%64ZL`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 -I7"9}j3  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 yjUSM}$  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 L 0?-W%$>  
    • 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。 4-@D`,3L  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 |tC`rzo  
     
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