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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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    离线infotek
    科学家
     
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    光币
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    光券
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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。 k3/V$*i,1b  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 6uU2+I  
    )i;o\UU  
    2．模拟任务 Dm"@59x  
    m 8Q[+_:$H  
    j>5D4}*]f  
    DOE： fFHT`"bD:  
    相位型衍射 tWNz:V  
    光束整形器 M] +FTz  
    直径：2mmx2mm t/=xY'7  
    形状：圆形 %Q}T9%Mtj  
    相位级次：16     O%(E 6 n  
    Wa8?o~0"L  
    O=HT3gp&  
    3.建模任务：入射光场 }538vFNi  
    ;n9r;$!f  
    oWZbfR9R  
    高斯准直激光光束的光束参数 Z.Sq5\d  
    ?E@ 9Nvr  
    • 波长：632.8nm 7,sslf2%K  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm LV:`si K  
    >lo,0oG  
    M``I5r*cg  
     M-Az2x;6  
    4.建模任务：期望输出光场 %CxrXU  
    DL^}?Ve  
    3MR4yw5v  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KT)A{i  
    H$ !78/f  
    • FWHM-直径：0.5mm ;+dB-g[  
    • 边缘宽度：50um f$lf(brQ:  
    • 效率：>95% f?iQ0wv)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB -!dL <  
    • 杂散光：<5% PKT/U^2X]  
    ::\7s  
     BPoY32d"_  
    K% ) K$/A  
    5.设计方案 p&nIUx"  
    Yy4? |wVl  
    n]/7UH}(<&  
    • 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）。 A;t6duBDf/  
    • 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）。 @ (UacFO  
     )"im|9  
    7Ca+Pe}/n,  
     a'LM6A8~x  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ,FvBZ.4c3=  
     YQzs0t ,  
    0L "+,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z@lUaMm:F  
    • 用户必须输入所需的信息 &></l| hY  
    - 入射场 +H[G D!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3Z *'  
    - 系统参数 k!gft'iU  
    - 制造条件 7|A9  
    SBBDlr^P  
     kKV`9&dZe  
    `ySmzp  
    7.设计过程 zV(F9}^  
    9rr"q5[  
    x0ZEVa0`4  
    jP{LMmV  
    WXqrx*?*+  
    #tyHjk  
    *5DOTWos  
    设计和优化过程由两步完成： mK3U*)A   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 VU1 ;ZJ E  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 . Q3GA0O  
     `!?SA<a:  
    8.系统模拟 fmDU  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 n3, ?klK  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~ {sRK  
    • 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。 3YyB0BMW  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9kcp(  
    xm@vx}O:  
     o#X|4bES  
    -G<$wh9~3  
    9. 初始几何光学设计的结果 Sb=cWn P  
    J1I"H<}-6  
    .6Swc?  
    \Uun2.K  
    Ol4 )*/oZ  
    感兴趣的优化函数 -1ke3  
    • 效率满足（>95%） zi~_[l-  
    • 信噪比不满足（<30db） gn&jNuGg  
    • 杂散光不满足（>5% (>*<<a22  
     $O*rxQ}  
    F&}>2QiL  
    X4emhB  
    c?i=6C dD'  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J]8nbl  
           }-H<wQ&x  
    |I7-7d-; /  
    e[fzy0  
     o<f[K}t9  
    jq{rNxdGx  
    感兴趣的优化函数 Fx']kn9  
    • 效率满足（>95%） Ea@N:t?(8=  
    • 信噪比满足（<30db） 7<V(lX.{  
    • 杂散光满足（<5%） yBKkx@o#z  
    {6YLiQ*_  
    11.总结 cT abZc  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 xX l^\?HC  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 DXj_\ R(}  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 <>,V> k|  
    • 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。 BJDe1W3;'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 EB'(%dH  
     
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