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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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    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。 b5NPG N  
    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。 W(.q. Sx>  
    kB:6e7D|[  
    2．模拟任务 `IN/1=]5  
    tgz  
     #4?Z|_j3  
    DOE： fR]%:'2k  
    相位型衍射 MOp06  
    光束整形器 " b?1Yc-  
    直径：2mmx2mm a8$gXX-2  
    形状：圆形 Y;n;7M<F  
    相位级次：16     yCC.j%@  
    C5k\RS9  
    l.gt+e  
    3.建模任务：入射光场 SY&)?~C  
    ,j^z];  
    u^5X@ .  
    高斯准直激光光束的光束参数 &"G4yM  
    fjGY p  
    • 波长：632.8nm Y367Jr@^N  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm H! IL5@@K  
    v uP.V#  
    VEUdw(-?s  
     t.f#_C\  
    4.建模任务：期望输出光场 9'tOF  
    h0;PtQb1  
    +T\c<lJ9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: >M1m(u84#  
    ^ hoz<Ns  
    • FWHM-直径：0.5mm LY> -kz]  
    • 边缘宽度：50um 7NG^I6WP-  
    • 效率：>95% !w+A3Z>V  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r0 mXRZC  
    • 杂散光：<5% #A&(b}#:o  
    WcE{1&PXx  
     srX" vF  
    39j "z8 n  
    5.设计方案 WrzyBG_  
    gA`x-`  
    qhNY<  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 E Ux kYl  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 7soiy A  
    ?=C?3R  
    '1o1=iJN@$  
     \=kre+g  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 +1`Zu$|  
     ~KtA0BtC  
    '%k<? *  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ^Md]e<WAp  
    • 用户必须输入所需的信息 i Eh -  
    - 入射场 ~}B6E)   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） !kzC1U  
    - 系统参数 1O<Gg<<,e  
    - 制造条件 +@ '( N  
    W6=j^nv  
     WGxe3(d  
    iymOq9  
    7.设计过程 /~k)#44  
    eh@6trzp=  
    v7;zce/~  
    In%K  
    y-Xd~<*Ia  
    %j '_I\  
    co <ATx  
    设计和优化过程由两步完成： HLjXH#ry  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ^\Bm5QkS  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ct,Iu+HJ  
     \ow3_^Bk  
    8.系统模拟 . *9+%FN  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 R`7v3{  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 v^Vr^!3  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 j_r?4k  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 vY+{zGF  
    0zSRk]i.f  
     gnAM}  
    ,34|_  
    9. 初始几何光学设计的结果 *6Ojv- G|5  
    81O\BO.T  
    |2!!>1k  
    aY/msplC  
    H(eGqVAq,  
    感兴趣的优化函数 5 IK -V)  
    • 效率满足（>95%） \ 2cI=Qf  
    • 信噪比不满足（<30db） Jd].e=]pN  
    • 杂散光不满足（>5% 3ug|H  
     ^LA.Y)4C2%  
    qb rf;`  
    _`Ojh0@00  
    @B<B#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 U#o5(mK  
           / 7EeM{,~  
    (r&e|  
    %?o@YwBo^E  
     mw^Di  
    (6jr}kP  
    感兴趣的优化函数 'f+g`t?  
    • 效率满足（>95%） -3YsrcJi  
    • 信噪比满足（<30db） `(SWE+m1g  
    • 杂散光满足（<5%） %]>LnbM>4  
    6 (:^>@  
    11.总结 jU4*fzsZI  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 x#mZSSd  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 N8$MAW  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ol;}+?[Q  
    • 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。 3 cd5 g  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 b4_"dg~gK  
     
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