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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。  5V6G=H  
    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。 `!XY]PI+e  
    _(Sa4Vb=Q6  
    2．模拟任务 +g` 'J$  
    I Y2)?"A  
    kgnmGuka  
    DOE： q;QbUO  
    相位型衍射 U@gn;@\  
    光束整形器 E5)b  
    直径：2mmx2mm 9S-Z& 2L  
    形状：圆形 v\!Be[ ?  
    相位级次：16     fF?z|  
    s~>d:'k7|  
    9F4Dm*_<  
    3.建模任务：入射光场 whpfJNz  
    @W va tD V  
    )f}YW/'  
    高斯准直激光光束的光束参数 z8QAo\_I(  
    1nQWW9i  
    • 波长：632.8nm _9JhL:cY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm &{>cZh}\  
    /e7O$L)   
    lp<g \  
     Qj,]N@7  
    4.建模任务：期望输出光场 nN*w~f"  
    ;u;#g  
    f#?fxUH~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: LA@w:Fg  
    K%"5ImM  
    • FWHM-直径：0.5mm LNrX;{ Z  
    • 边缘宽度：50um F{EnOr`,m=  
    • 效率：>95% 3|1i lP  
    • 信噪比（SNR）：>30dB SF&BbjBE0  
    • 杂散光：<5% & @s!<9$W  
    Tsgk/e9K2?  
     >}!mQpAO  
    <1FC%f/  
    5.设计方案 y9_K, g  
    b+@JY2dvj  
    X=hYB}}nu  
    • 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）。 v'VD0+3[H  
    • 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）。 zoOaVV&1  
    }RmU%IYc  
    :Qumb  
     Rn{iaM2Y<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 _acE:H  
     }*lUah,@  
    c.,2GwW  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?\$#L^;b}  
    • 用户必须输入所需的信息 > `n,S  
    - 入射场 <(-3_s6-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .Jt[(;  
    - 系统参数 kB'Fkqwm  
    - 制造条件 i|T)p_y(!a  
    ]T;EdK-  
     31rx-D8o  
    DTa N"{  
    7.设计过程 LXEfPLS  
    3 |hHR  
    /[Z,MG  
    3=Cc.a/3  
    Ttxqf:OMf  
    fRtUvC-#H  
    O9EKRt  
    设计和优化过程由两步完成： JcbwDlUb  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  /o[?D  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %kB8'a3  
     ~v]!+`_J  
    8.系统模拟 y($%;l   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 8"dv_`ym  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 "\}@gV#r$A  
    • 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。 Md0 s K  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6`]$qSTS  
    epU:  
     \8<BLmf4U  
    gF$V$cU  
    9. 初始几何光学设计的结果 (N&lHLy  
    'Y56+P\u  
    <^zHE=h"  
    yqi^>Ce0  
    jBU4F~1y  
    感兴趣的优化函数 H63,bNS s  
    • 效率满足（>95%） Z\HX~*,6  
    • 信噪比不满足（<30db） 'bo~%WA]n  
    • 杂散光不满足（>5% ]3g?hM6  
      ^}:#  
    #B:hPZM1  
    UN zlN  
    b|+wc6   
    10. 后续IFTA优化后的结果 )hk   
           *e-A6S h  
    # m[|2R  
    qUxRM_7U  
     :'*DPB-  
    !!Aj<*%  
    感兴趣的优化函数 /\H>y  
    • 效率满足（>95%） {%IExPJ  
    • 信噪比满足（<30db） ^NX"sM0g  
    • 杂散光满足（<5%） 2n `S5(V  
    )l!3(  
    11.总结 ]R=,5kK3  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 RTv qls  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ^_ kJKM,  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 BRk0CLr5  
    • 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。 ]|sAK%/  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 55;g1o}}f  
     
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