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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。 Yc'kvj)_M  
    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。 L>YU,I\o  
    ~t~-A,1  
    2．模拟任务 rf$X>M=G  
    9[^gAR  
    uh?>- ]r`  
    DOE： 7R\oj8[  
    相位型衍射 .<Zy|1 4  
    光束整形器 =X.9,$Y  
    直径：2mmx2mm Cm\6tD  
    形状：圆形 beu\cV3  
    相位级次：16     qu-/"w<3$  
    DrO2y  
    +mp@b942*  
    3.建模任务：入射光场 IqD_GL)Ms  
    L\#<JxY$p  
    z5r$M  
    高斯准直激光光束的光束参数 $t6e2=7  
    R>(@Z M&  
    • 波长：632.8nm GO^_=EMR[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /, !B2  
    G^` 1]?  
    Iwc{R8BV  
     mzf+Cu:` v  
    4.建模任务：期望输出光场 EeF'&zE-  
    0eS)&GdR  
    .3MIcj=p  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ZAXN6h  
    !OuWPH. :  
    • FWHM-直径：0.5mm 7Ddaf>  
    • 边缘宽度：50um yn/rW$  
    • 效率：>95% 1Q. \s_2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB P [k$vD  
    • 杂散光：<5% uIDuGrt  
    KFFSv{m[  
     kVy\b E0o  
    NwZ@#D#[ Y  
    5.设计方案 cJL'$`gWf  
    :bC40@  
    [ U w i  
    • 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）。 MKWyP+6`  
    • 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）。 6O}`i>/6M  
    D7S'*;F  
    PK4iuU`vh  
     W<E47  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )u qA(R>  
     hjQ~uqbg  
    ;j)FnY=:-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ._+J_ts  
    • 用户必须输入所需的信息 PxfY&;4n!  
    - 入射场 w#g#8o>'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） X 51Yfr  
    - 系统参数 T0]*{k(FR  
    - 制造条件 {pHM},WJ  
    U_{Ux 2  
     MG{YrX)oi  
    "^1L'4'S  
    7.设计过程 pm9%%M$  
    G2^et$<{uU  
    NoJ`6MB  
    <dvy"Dx   
    =lVK IW  
    IEcf  
    +(+Itmx2&  
    设计和优化过程由两步完成： <fs2fTUeqF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 H/"lAXfb  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "5,   
     _IdRF5<4  
    8.系统模拟 ~wVd$%7`  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~jb"5CX  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 1Zi,b  
    • 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。 \~5C7^_  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 jH6&q~#  
    +EAT:,  
     d` [HT``  
    E~AjK'Z  
    9. 初始几何光学设计的结果 q`G,L(  
    ]7Z{ 8)T  
    e0$=!QlPr  
    ]]"jw{W}A  
    p3}?fej&|  
    感兴趣的优化函数 V._(q^  
    • 效率满足（>95%） T =2=k&|  
    • 信噪比不满足（<30db） p^pOuy8  
    • 杂散光不满足（>5%  HyR!O>  
     Hp(D);0+)  
    T t>8?  
    0V!l,pg  
    Q 3y;$"  
    10. 后续IFTA优化后的结果 M5trNSL&u  
           DU=dLE6-P;  
    2m~V{mUT!  
    h/,${,}J  
     !L95^g   
    W.w)H@]7m  
    感兴趣的优化函数 W'on$mB5<  
    • 效率满足（>95%） #"49fMi/  
    • 信噪比满足（<30db） /By)"  
    • 杂散光满足（<5%） 8O"U 0  
    ~QZ"Z tu  
    11.总结 /QEiMrz@6  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 C -?!S  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  PTS]7  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /NFz4h =>  
    • 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。 aceZ3U>W  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 w\19[U3  
     
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