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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。 yyke"D  
    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。 d;` bX+K  
    @/i;/$\  
    2．模拟任务 PjriAlxD  
    H^cB ?i  
    >Q&E4jC  
    DOE： @!z9.o;  
    相位型衍射 &{${Fq  
    光束整形器 e;KZTH;  
    直径：2mmx2mm xQV5-VoFC  
    形状：圆形  DJ?kQ  
    相位级次：16     d#yb($HAJ  
    ]m} <0-0  
    *sI`+4h[  
    3.建模任务：入射光场 8F|8zX&  
    "Sp+Q&2U  
    s)Bmi  
    高斯准直激光光束的光束参数 u^H:z0  
    @T53%v<5  
    • 波长：632.8nm j)IXe 0dMC  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0Lcd@3XL  
    q{/>hvl  
    d<mj=V@bd  
     !~5;Jb>s[/  
    4.建模任务：期望输出光场 L'k )  
    L}O_1+b  
    <eRE;8C-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: b e[KNrO  
    S;DqM;Q  
    • FWHM-直径：0.5mm i=$##  
    • 边缘宽度：50um 2 O\p`,.  
    • 效率：>95% <4,hrx&.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB M&P?/Zi=L  
    • 杂散光：<5% k(|D0%#b7  
    `I+G7K K  
     :wiQ^ea  
    u,i~,M  
    5.设计方案 (S/f!Dk&3  
    vto^[a6?  
    UJ-IK|P.#  
    • 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）。 K3jKOV8   
    • 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）。 a4HUP*  
    Oga/  
    TJS/O~=  
     &Rw4ub3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 hKP7p   
     #" {wm  
    ;Awt:jF  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 * ^R?*vNs  
    • 用户必须输入所需的信息 "~~Js~  
    - 入射场 0#}Ed Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） !#0Lo->OO  
    - 系统参数 5S4kn.3  
    - 制造条件 nX(2&<  
    }Z5f5q  
     J})G l  
    hl`4_`3y  
    7.设计过程 o HqBNTyH  
    )cnH %6X  
    wZv"tbAWLV  
    E,5XX;|  
    jd<`W  
    " `rkp=  
    V 8`o71p  
    设计和优化过程由两步完成： Bw^*6P^l  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $X1T!i[.X  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 IC&>PwXb  
     ];& @T\Rj  
    8.系统模拟 @=CN#D12  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 +&?#Gdb  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3^m0 k E  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 _*\:UBZx6  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 JJ\|FZ N  
    -4du`dg  
     U .?N  
    %j3XoRex><  
    9. 初始几何光学设计的结果 tkT:5O6  
    jK`b6:#(,  
    (+SfDL$m  
    ?N*m2rv  
    a<%Ivqni  
    感兴趣的优化函数 38<!Dt+S(,  
    • 效率满足（>95%） qffVF|7  
    • 信噪比不满足（<30db） 3>60_:+Zb  
    • 杂散光不满足（>5% +OSF0#bj  
     \F`%vZrKR  
    ;+:C  
    sfb)iH|sW  
    Zb> UY8  
    10. 后续IFTA优化后的结果 A HnXN%m  
           )1#J4  
    tf1iRXf8  
    Mn`);[  
     62L,/?`B$  
    Rr>nka)U  
    感兴趣的优化函数 BO5\rRa0  
    • 效率满足（>95%） 7$"{&T  
    • 信噪比满足（<30db） PfF5@W;E;  
    • 杂散光满足（<5%） jL^3/0"o  
    F3)w('h9c  
    11.总结 >;wh0dBe  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 bF_SD\/  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 pZeJ$3@vk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 [S Jx\Os  
    • 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。 JDbRv'F:(  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 /6Bm <k%  
     
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