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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 正序阅读 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。 D6pk !mS  
    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。 fx},.P=:*  
    8*X8U:.0o  
    2．模拟任务 h?sh#j6  
    Rx.0P6s  
    6gXc-}dp  
    DOE： )C[8#Q-:  
    相位型衍射 wpdT "  
    光束整形器 `4MPXfoBL  
    直径：2mmx2mm RD^o&VXO  
    形状：圆形 AF !_! qc;  
    相位级次：16     ]3G2mY;`"%  
    ~ p.23G]x  
    smggr{-  
    3.建模任务：入射光场 apXq$wWq{D  
    '4iu0ie>D  
    |NqQKot1  
    高斯准直激光光束的光束参数 G(>a LF  
    o9CB ,c7]  
    • 波长：632.8nm |8"HTBb\CW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7@\iBmr6  
    sx;1V{|g  
    (Jm_2CN7X  
     3c)LBM  
    4.建模任务：期望输出光场 .gB*Y!c7  
    7K~=QEc  
    0(n/hJ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: b3ZPlLx6  
    y =CemJ[~  
    • FWHM-直径：0.5mm &AzA0r&,  
    • 边缘宽度：50um X!m/I i$q  
    • 效率：>95% BmZd,}{  
    • 信噪比（SNR）：>30dB d;z`xy(C  
    • 杂散光：<5% lPH]fWt<  
    Z`D#L[z$  
     TUT>*  
    }.#C9<"}  
    5.设计方案 jm!G@k6TA  
    <H.Ml>q:r  
    ^J327  
    • 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）。 j$,`EBf`:<  
    • 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）。 8p5u1 ;2  
    IzG7!K  
    xk,E A U  
     \(Iy>L.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 _.j KcDf  
     ~o+u:]  
    )gE:@ 3  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 hod|o1C&  
    • 用户必须输入所需的信息 OHB!ec6W  
    - 入射场 2`; 0y M  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） W6Hiqu+  
    - 系统参数 2a{eJ89f  
    - 制造条件 +m"iJW0  
    RtSk;U1  
     :U~[%]  
    VB Ce=<  
    7.设计过程 E| No$QO)  
    " `lRX  
    9%4rO\q  
    Ji=E 1R  
    TygR G+G-  
    3]wV`mD  
    &AW?!rH  
    设计和优化过程由两步完成： ='~C$%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 vsc&$r3!5{  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Qq5)|m  
     Zcc6E2  
    8.系统模拟 gbF.Q7?$u  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ^NP" m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /q8n_NR  
    • 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。 2Ddrxc>48  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 E_FseR6  
    &DgIykqN  
     k)4   
    .Emw;+>  
    9. 初始几何光学设计的结果 zp d4uto5  
    oSxHTbp?  
    "}EydG"=  
    c" yf>0  
    ZYg="q0x&  
    感兴趣的优化函数 Z[|(}9v?~  
    • 效率满足（>95%） B6,"S5@  
    • 信噪比不满足（<30db） `6UW?1_Z5  
    • 杂散光不满足（>5% aVd{XVE  
     2OEO b,`  
    q W) ,)i  
    --y .q~d  
    7)~/`w)P  
    10. 后续IFTA优化后的结果 NFsMc0{  
           &AC-?R|Dp  
    %T!UEl`v  
    x2;92I{5C,  
     `XQM)A  
    C%l~qf1n  
    感兴趣的优化函数 'R= r9_%  
    • 效率满足（>95%） 6X)8vQH  
    • 信噪比满足（<30db） B2VUH..am  
    • 杂散光满足（<5%） jRzR`>5  
    A:>G:X5t  
    11.总结 v@[MX- ,8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 % `\8z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]e 81O#t3  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Bx2E9/S3  
    • 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。 P5kkaLzG  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 C^]bXIb  
     
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