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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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    科学家
     
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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。 (M+,wW[6  
    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。 ^&f{beU9  
    12%z3/i  
    2．模拟任务 +0oyt?  
    yv6Zo0s<J  
    F[o+p|nF  
    DOE： s0~05{  
    相位型衍射 _mIa8K;  
    光束整形器 Fi?U)T+%+  
    直径：2mmx2mm yDu yMt#  
    形状：圆形 GFASF,+  
    相位级次：16     =8$(i[;6w  
    7 K;'7  
    L@gQ L  
    3.建模任务：入射光场 c<JM1  
    CrRQPgl+u  
    al3BWRq'f  
    高斯准直激光光束的光束参数 -Fp!w"=T  
    i5L+8kx4  
    • 波长：632.8nm Z>>gXh<e[  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm t5X G^3X@  
    vy2*BTU?  
    $ DABR  
     ]noP  
    4.建模任务：期望输出光场 0x3 h8fs  
    iECC@g@a  
    zezofW]a  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: !R] CmK  
    BCa90  
    • FWHM-直径：0.5mm 34+)-\xt:  
    • 边缘宽度：50um m-Z'K_oQ  
    • 效率：>95% 4acP*LkkQ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB x 1%J1?Fp  
    • 杂散光：<5% oneSgJ  
    ,\m;DR1  
     `ohF?5J,  
    G]m[ S-  
    5.设计方案 m&8U4uHN  
    [`Qp;_K?t  
    m"?' hR2  
    • 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）。 Hd=D#u=A4{  
    • 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）。 @]y{M;  
    Vx\# +)4  
    H(5ui`'s  
     @=MZ6q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 WW8YB"  
     Gg3?2h"d  
    &Gy'AUz-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 FgHB1x4;  
    • 用户必须输入所需的信息 p)[ BB6E  
    - 入射场 /RXk[m-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 0N3tsIm>  
    - 系统参数 L[QI 5N  
    - 制造条件 56O<CgJF<  
    LfjS[  
     hNR >Hy\  
    1=o(sIeA  
    7.设计过程 2Xj-A\Oh~  
    i}$N&  
    ( F"& A?  
    [V#&sAe  
    yw3U"/yw  
    b3 %&   
    P7BJ?x  
    设计和优化过程由两步完成： U7f&N  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r/s&ee  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 &:cTo(C'  
     vCU&yXGl  
    8.系统模拟 }v(H E%~}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Cn./Naq  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Z+"E*  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 g:HbmXOBpj  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 x"C93ft[  
    ezq q@t9  
     A0N ;VYv  
    ^) b7m  
    9. 初始几何光学设计的结果 U0|j^.)  
    y 4,T  
    HNHhMi`w  
    1rm$@L  
    EJ &ZZg  
    感兴趣的优化函数 as!|8JE`  
    • 效率满足（>95%） $Bwvw)(%  
    • 信噪比不满足（<30db） yn ?U7`V  
    • 杂散光不满足（>5% BUy}Rn  
     :EldP,s#x%  
    [F>n!`8  
    \8>N<B)  
    BKP!+V/  
    10. 后续IFTA优化后的结果  V\7u  
           Nm :|C 3_I  
    MgK(gL/&[  
    8KdcLN@  
     =ILo`Q~  
    GL0':LsZ  
    感兴趣的优化函数 !E>3N:  
    • 效率满足（>95%） #<V'gE  
    • 信噪比满足（<30db） BKjPmrZ|  
    • 杂散光满足（<5%） &B5 Rzz-'  
    9787uj]Y}H  
    11.总结 }y=n#%|i.  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 []fj~hj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 XuAc3~HAd  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W,oV$ s^  
    • 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。 T6?d`i i1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ah@GSu;7  
     
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