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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。 );FS7R  
    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。 .iG&Lw\,  
    ^7^N}x@  
    2．模拟任务 =Yz'D|=t  
    HCWNo  
    V5i*O3a~   
    DOE： E&`Nh5JfC  
    相位型衍射 H[ m <RaG8  
    光束整形器 CyDV r  
    直径：2mmx2mm jYRP8 Yi  
    形状：圆形 ]bZ(HC?KZr  
    相位级次：16     a u7.4ln>Y  
    >UDd @  
    x3 >  
    3.建模任务：入射光场 \$sjrqKnu  
    1vzb8.  
    qIIJ4n  
    高斯准直激光光束的光束参数 T4)fOu3]  
    zCv"]%  
    • 波长：632.8nm _P?s'HH  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _ :Ag?2  
    ;&V s4  
    1r Ky@9   
     iOAbaPN  
    4.建模任务：期望输出光场 ]hos+;4p  
    2*w0t:Yx e  
    #@HF<'H}mu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YNwp/Y  
    ryB}b1`D  
    • FWHM-直径：0.5mm ':{>a28=  
    • 边缘宽度：50um d.UQW yLG  
    • 效率：>95% kQ1w5mCh  
    • 信噪比（SNR）：>30dB yAL[[  
    • 杂散光：<5% %yBB?cp+_  
    vM:cWat  
     #$1Z  
    H0m|1 7  
    5.设计方案 b 5yW_Ozdh  
    7xRl9  
    yY?b.ty  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 0}!\$"|D  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ZKHG!`X0  
    (e(:P~Ry  
    {9UEq0  
     8Nu=^[qwQM  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 #@<9S{F  
     `x%'jPP1 ^  
    Z}$TKO*u  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 BauU{:Sh  
    • 用户必须输入所需的信息 F*"}aP$  
    - 入射场 okbQ<{9  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7}M2bH} \K  
    - 系统参数 /|* Y2ETOr  
    - 制造条件 93Co}@Y;Y+  
    '>r7V  
     i3rH'B -I.  
    xJ#d1[kzo  
    7.设计过程 UQ{L{H   
    *98$dQR$  
    phM>.y_  
    u\C lP#  
    >=[(^l  
    B95B|tU>.  
    ")d`dj\o  
    设计和优化过程由两步完成： 0`^&9nR  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 z^T`x_mF  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Q~Hy%M%R3  
     (1#J%  
    8.系统模拟 rqY`8Ry2M  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 l1f\=G?tmU  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 h*-Pr8  
    • 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。 ."9];)2rx  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 gLOEh6  
    /5u<78GW1  
     j KoG7HH  
    rk #sy$  
    9. 初始几何光学设计的结果 @)fd}tV  
    ZpnxecJUJ  
    R6]Gk)5  
    :Of^xj>A  
    UEguF &  
    感兴趣的优化函数 \--8lH -K  
    • 效率满足（>95%） "'t0h{W r8  
    • 信噪比不满足（<30db） u fw]=h)  
    • 杂散光不满足（>5% #w' kV#  
     +mn ,F};  
    N<XNTf  
    NxsBX :XDn  
    >U[j]V]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ~vyf4TF<#  
           oM>Z;QVRC:  
    5yP\I+Fm  
     |'B7v i)  
     .=s&EEF  
    ;IZwTXu!S  
    感兴趣的优化函数 [D\k^h  
    • 效率满足（>95%） >s<^M|S07  
    • 信噪比满足（<30db） 5fd]v<  
    • 杂散光满足（<5%） e]zBf;9 J  
    y ~U #veY  
    11.总结 ppVHLrUh  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 }f6HYU  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~kEI4}O  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2QyV%wz  
    • 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。 !WQ-=0cm  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1=d6NX)B  
     
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