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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。 YoBPLS`K  
    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。 kBD>-5Sn_T  
    6L"%e!be6  
    2．模拟任务 eHn7iuS8  
    A v2 08}Y  
    }bdmomV  
    DOE： e?JW   
    相位型衍射 -f%'  
    光束整形器 /v- 6WSN  
    直径：2mmx2mm _'{_gei_P  
    形状：圆形 n1ly y0%u  
    相位级次：16     7UVzp v  
    OY;*zk  
    * +"9%&?  
    3.建模任务：入射光场 ]n_ k`  
    k <=//r  
    }o(zj=7  
    高斯准直激光光束的光束参数 Ju96#v+:  
    /s@oZ{h  
    • 波长：632.8nm VUPXO  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm RS)tO0  
    {2=jAz'?  
    y(CS5v#FG  
     bdC8zDD  
    4.建模任务：期望输出光场 y\Ic@-aWI  
    [|(N_[E|6  
    j bVECi-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :.Jf0  
    bwD,YC  
    • FWHM-直径：0.5mm ="Ho%*@6  
    • 边缘宽度：50um K{|p~B  
    • 效率：>95% X*/ho  
    • 信噪比（SNR）：>30dB gtk7)Uh  
    • 杂散光：<5% @k,z:~[C=  
    ?OcJ )5C4  
     CE#gfP  
    xe{ !wX  
    5.设计方案 /178A;J y  
    mRL"nC  
    v!<gY m&  
    • 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）。 bCo7*<I4  
    • 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）。 DI:]GED" =  
    $c 0h. t  
    }uJu>'1[G  
     v|uAzM{73  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 \fG#7_wt  
     #$18*?tLv|  
    7 n8"/0kc:  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 b\yXbyjZ3.  
    • 用户必须输入所需的信息 >, F bX8Zz  
    - 入射场 z\K"Rg~J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） yXSFjcoB  
    - 系统参数 ^hc!FD  
    - 制造条件  .E`\MtA  
    ~Sj9GxTe  
     ,}3 'I [  
    hIy~B['  
    7.设计过程 ~;l@|7wGz  
    :r{<zd>;  
    W>) M5t4i  
    )J2mM  
    t;W0"ci9  
    ''yB5#^w(  
    G<}()+L  
    设计和优化过程由两步完成： PVe xa|aaX  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 (}Z@R#njH  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 I'A_x$ib6  
     Zq+v6fk_Mn  
    8.系统模拟 A P)L:7w'e  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Y<N5# );f  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >0/i[k-dk  
    • 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。 C _'%N lJ'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 idLWe9gC  
    4 {y)TZ  
     tr<Nm6!  
    SIBtmm1W  
    9. 初始几何光学设计的结果 J\+0[~~  
    ((H^2KJn  
    g%sluT[#  
    8EW_V$>R  
    @:+8?qcP  
    感兴趣的优化函数 `, OG7hg  
    • 效率满足（>95%） n6wV.?8  
    • 信噪比不满足（<30db） /)YNs7gR  
    • 杂散光不满足（>5% J"!vu.[  
     ")SFi^]  
    m8A#~i .  
    94h]~GqNi  
    -.1y(k^4E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 e|)hG8FlF  
           `F-/QX[:  
    J?V?R  
    i6^twK)j  
     v[ . cd*b  
    h{%nC>m;  
    感兴趣的优化函数 /KFfU1  
    • 效率满足（>95%） } df W%{  
    • 信噪比满足（<30db） ] ] !VK  
    • 杂散光满足（<5%） bGN:=Y'  
    `95r0t0hh\  
    11.总结 &-;4.op  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?^7t'`zk  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 K18}W*$ d  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 X3{G:H0\p  
    • 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。 Z_$%.  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 "H7dft/  
     
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