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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。 q*E<~!jL  
    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。 M1 5_  
    `HO_t ek  
    2．模拟任务 +t hkx$o  
    ].e4a;pt  
    A)j',jE&1  
    DOE： 2/ES.>K!.  
    相位型衍射 O7of9F~"  
    光束整形器 k(bDj[0q^  
    直径：2mmx2mm _hz}I>G@B  
    形状：圆形 v+b#8  
    相位级次：16     2b i:Q9  
    d)yu`U  
    N9}27T+4  
    3.建模任务：入射光场 xB<^ar  
    ?Xq"Q^o4#e  
    xxS>O%  
    高斯准直激光光束的光束参数 :Ou[LF.O  
    2^;zj0]Rt  
    • 波长：632.8nm )A1u uW (  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )4tOTi[  
    G3wkqd  
    Nm.G,6<J  
     a F!Im}  
    4.建模任务：期望输出光场 &Fg|52  
    wdo(K.m  
    fb*h.6^y9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :H(wW   
    Z&![W@m@0N  
    • FWHM-直径：0.5mm =lOdg3#\a  
    • 边缘宽度：50um 3Ud{W$Ym  
    • 效率：>95% oH ] _2[ !  
    • 信噪比（SNR）：>30dB mNk@WY_F  
    • 杂散光：<5% <<M1:1  
    5"WI^"6b:  
     uG){0%nX  
    >f*-9  
    5.设计方案 LuE0Hb"S8  
    m<liPl uv  
    /a7N:Z_Bz  
    • 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）。 &rbkw<=j  
    • 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）。 .:I^O[k  
    6F8TiR&  
    4Wk`P]?^  
     ]*]#I?&'Hx  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~LF1$Cai  
     qvC2BQ  
    ?[!_f$50]P  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %)#yMMhR  
    • 用户必须输入所需的信息 Bag_0.H&m  
    - 入射场 \TS.9 >\  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 3\2^LILLO  
    - 系统参数 Y~Z&h?H'}  
    - 制造条件 '(fzznRH  
    qp{3I("_  
     ZuNUha&a  
    *bl|[(pP  
    7.设计过程 ,~G:>q$ad  
    K +l-A>Ic  
    8JojKH  
    044Q>Qz,  
    @ *&`1  
    #9rCF 3P  
    AK//]   
    设计和优化过程由两步完成： oEJxey]B7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ufB9\yl{~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %zYTTPLZ  
     9ePR6WS4  
    8.系统模拟 2= )V"lR\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 qS/ 'Kyp_  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~sVbg$]\G  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 Im"8+756  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 -#`tS  
    y3Ul}mVhA  
     B,4 3b O  
    ]vjMfT%]W  
    9. 初始几何光学设计的结果 f3SAK!V+s  
    FvyC$vip  
    S;}/ql y  
    [H=l# W@  
    W2]%QN=m$  
    感兴趣的优化函数 gg&Dej2{  
    • 效率满足（>95%） &\W5|*`x-  
    • 信噪比不满足（<30db） bW2Msv/H  
    • 杂散光不满足（>5% Q94p*]W"  
     S #C;"se  
    ')Qb,#/,%  
    6Tg'9|g  
    rU_FRk  
    10. 后续IFTA优化后的结果 GXwQ )P5]  
           tN_~zP  
    fiQ/ &]|5  
    $%z M Z  
     2#Y5*r's\  
    X<uH [  
    感兴趣的优化函数 .#_g.0<  
    • 效率满足（>95%） oR}'I  
    • 信噪比满足（<30db） v03 ^  
    • 杂散光满足（<5%） {W%/?d9m  
    l<p6zD$l  
    11.总结 )%bY2 pk  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 :o_6  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 /'L/O;H20  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 zJTSg  
    • 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。 tRXR/;3O  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 vJg^uf)  
     
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