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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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    光券
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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。 d2w;d&2S  
    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。 J~Gq#C^e  
    >x%Z^ U  
    2．模拟任务 URW#nm?  
    w%,Iy, G@  
    k~ZwHx(%S  
    DOE： {5+t\~q$  
    相位型衍射 xg~ Baun  
    光束整形器 o;o ji  
    直径：2mmx2mm YW@Ad  
    形状：圆形 ziuhS4k  
    相位级次：16     8aw'Q?  
    1>W|vOv"Z?  
    ;{]%ceetcu  
    3.建模任务：入射光场 *Z7W'-  
    H<dOh5MFh  
    cdL$T6y  
    高斯准直激光光束的光束参数 ;0V{^  
    *iB_$7n`  
    • 波长：632.8nm XUU l*5^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm I71kFtvcy*  
    Rv=(D^F,  
    #vhxW=L`=  
     mA5xke_)  
    4.建模任务：期望输出光场 qyMR0ai-  
    |H&2[B"l  
    /nEh,<Y)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |F36^  
    {z?e<  
    • FWHM-直径：0.5mm -#v1b>ScY  
    • 边缘宽度：50um }q-_|(b;  
    • 效率：>95% /?l@7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB be`\ O  
    • 杂散光：<5% ]|[,N>  
    #RK?3?wcr  
     ![os5H.b#q  
    u"-q"0  
    5.设计方案 `[V]xP%V  
    sfez0Uqe.~  
    *a xOen  
    • 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）。 I%(`2 rD8G  
    • 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）。 wm|{@z  
    +*[lp@zU{  
    U/E M(y  
     z.{T`Pn  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 t&(}`W  
     EzK,SN#  
    \R45#. P6X  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 D0,U2d  
    • 用户必须输入所需的信息 ~;W]0d4,\  
    - 入射场 n{j14b'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） '7Dg+a^x7  
    - 系统参数  ^G{3x  
    - 制造条件 c[@-&o`  
    -~eNC^t;W  
     fB[I1Z  
    $trvNbco  
    7.设计过程 zYfn;s%A  
    ~a&s5E {  
    \I; lgz2  
    g*Nc+W](P>  
    tF SO"  
    hdtb.u~  
    U<fe 'd  
    设计和优化过程由两步完成： :.6kXX'~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 6sBS;+C  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 b Mi,z3z  
     xN0n0  
    8.系统模拟 a6"Pe07t  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 k'Fc:T8:~5  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 hZ-No  
    • 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。 jx a?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 |lAu6d !  
    D1t@Y.vl  
     ; k{w@L.@  
    ,tv P"@d  
    9. 初始几何光学设计的结果 W}V L3s  
    s2)a8 <  
    &'9 Jy'(X  
    ^Fgmwa'  
    P31}O2 Nh  
    感兴趣的优化函数 DSad[>Uj],  
    • 效率满足（>95%） ^il'Q_-{  
    • 信噪比不满足（<30db） x|n2,3%  
    • 杂散光不满足（>5% w;}pebL:  
     J_]?.V*A  
    !VU[=~  
     UN[rW0*  
    5an#,vCn{  
    10. 后续IFTA优化后的结果 /10 I}3D  
           xM}lX(V!w  
    @x?7J@:  
    j_c0oclSz  
     i6M_Gk}  
    EaGh`*"w(7  
    感兴趣的优化函数 szN`"Yi){  
    • 效率满足（>95%） &S9Sl  
    • 信噪比满足（<30db） i]!CH2\  
    • 杂散光满足（<5%） CsG1HR@  
    V6Ie\+@.\  
    11.总结 :a#Mq9ph!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W*i PseXq  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 tK{2'e6x  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 8xzEbRNJ)  
    • 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。 #FKo:id`K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &P Wz4hZ  
     
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