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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。 C=<PYkt,L  
    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。 d9.~W5^fC  
    +`l)W`zX  
    2．模拟任务 tIL ]JB  
    ]r(s02  
    &W$s-qf".  
    DOE： P8n |MN  
    相位型衍射 KU*XRZu)  
    光束整形器 lka Wwjv_D  
    直径：2mmx2mm o'Kl+gw4  
    形状：圆形 G)3Q|Vc  
    相位级次：16     7~m[:Eg6[s  
    #B!<gA$/  
    O7# 8g$ZIv  
    3.建模任务：入射光场 ){$*<#&H  
    ISi^BFU  
    7L$\S[E  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ktn:6=,  
    DW0N}>Gp*  
    • 波长：632.8nm  -wQ@z6R  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm {Xv0=P  
    5LJ0V  
    -X_dY>>s  
     <7Ry"z6g;  
    4.建模任务：期望输出光场 ZXC_kmBN/  
    D&!c7_^  
    wL~-k  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: u Xo?  
    't3&,:Y  
    • FWHM-直径：0.5mm BKk+<#Ti  
    • 边缘宽度：50um g1&>.V}!  
    • 效率：>95% 1Ms_2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r&ux|o+  
    • 杂散光：<5% 6 }>CPi#  
    FqXE6^  
     *~Sv\L  
    @|EWif|  
    5.设计方案 ?(Ytc)   
    ) m(!lDz3  
    =[nuesP'  
    • 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）。 c;.jo?RR2  
    • 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）。 =2e{T J/  
    <ZjT4><  
    =hi{J M  
     =buarxk  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V)A7q9Bum  
     l- $5CO  
    4)?s?+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 8,-U`.  
    • 用户必须输入所需的信息 l4*vM  
    - 入射场 |o<c`:;kt  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） dF$&fo%  
    - 系统参数 1 RVs!;  
    - 制造条件 k|`Qk!tr  
    2hsRYh  
     $V,ZH* g  
    ]DjnzClx  
    7.设计过程 @]7s`?  
    "xAIK  
    ^j7>Ul,  
    *R3^:Y&  
    ujS C  
    B["jndyr  
    ZC"a#rQ   
    设计和优化过程由两步完成： T'!p{Fbg;  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^~^=$fz  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !GnwE  
     )zkr[;j~`  
    8.系统模拟 p %hvDC  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 '0v]?mM  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;$3e pP  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 :+f6:3  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 >4bWXb'S}C  
    pgPm0+N  
     C5Mpm)-%  
    kn+@)3W:*  
    9. 初始几何光学设计的结果 a fLE9  
    )JY#8,{w  
    ki|OowP  
    Vi#[k n'  
    m[ER~]L/C  
    感兴趣的优化函数 hPuF:iiQ4  
    • 效率满足（>95%） 0E9 lv"3o  
    • 信噪比不满足（<30db） hqa6aYY x  
    • 杂散光不满足（>5% LI>Bl  
     P|ftEF  
    8X/SNRk6p  
    ' pIC~  
    .  LeS-  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >M^:x-mib  
           Fb ~h{  
    }(oWXwFb&W  
    |h6, .#n  
     |@VhR(^O$  
    ),H1z`c&I  
    感兴趣的优化函数 E85TCS 1  
    • 效率满足（>95%） SNf~%B?`L  
    • 信噪比满足（<30db） r{f$n  
    • 杂散光满足（<5%） "]W,,A-  
    y5XFJj  
    11.总结 GK1P7Qy?V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 OS1f}<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7Rd(,eWE@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?Zb3M  
    • 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。 S5r.so  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 n8JM 0 U-  
     
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