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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。 '9/kDkt!  
    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%_BX3GTO  
    3QHZC0AY  
    2．模拟任务 _uu:)%  
    9bNIaC*M  
    .E}});l  
    DOE： W_ 6Jl5]  
    相位型衍射 y*(YZzF  
    光束整形器 \fKE~61  
    直径：2mmx2mm 5,c`  
    形状：圆形 |@g1|OWd|  
    相位级次：16     IB6]Wj  
    |K_B{v.   
    d$TW](Bby  
    3.建模任务：入射光场 p_AV3   
    F:@Ixk?E  
    Na6z,TW  
    高斯准直激光光束的光束参数 1wgu%$|d  
    0 \#Q;Z2  
    • 波长：632.8nm "n6Y^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm +n,BD C;  
    %KA/  
    E&+ ^H on  
     .;:xx~G_Q  
    4.建模任务：期望输出光场 A%PPG+IfA  
    XJzXxhk2  
    0c5_L6_z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K(d!0S  
    ?W n(ciO  
    • FWHM-直径：0.5mm `aUp&8{  
    • 边缘宽度：50um cMl%)j-  
    • 效率：>95% jyGVbno`  
    • 信噪比（SNR）：>30dB t4IJ%#22  
    • 杂散光：<5% x]ti3?w  
    CP#79=1  
     Ds87#/Yfv  
    `+.I  
    5.设计方案 OVyy}1Hx  
    [j? <9  
    %&Cl@6  
    • 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）。 Ln_l>X6j51  
    • 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）。 faq K D:  
    V)2_T!e%*  
    m=MT`-:  
     FZnH G;af  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 !_ Q!H2il  
     \`zG`f  
    i'wF>EBz  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 sPg6eAd~?  
    • 用户必须输入所需的信息 C.E> )  
    - 入射场 hzLGmWN2j8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） u =kSs  
    - 系统参数 =.E(p)fz  
    - 制造条件 *?D2gaCta  
    l,u{:JC  
     v$G*TR<2  
    n:'BN([]o  
    7.设计过程 ['emP1g~  
    Z]TVH8%|k  
    d5y2Y/QO  
    qm=F6*@}  
    LH#LBjOZk  
    (u&yb!`  
    rO$>zdmYHs  
    设计和优化过程由两步完成： g u =fq\`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ?0NSjK5ma  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 kA<r:/  
     K=x1m M+RK  
    8.系统模拟 +)JqEwCrq  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 rp#*uV9;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 +~Lzsh"  
    • 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。 `_U0>Bfg;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 '1'1T5x~  
    % `T5a<  
     +Nbk\%  
    ~cBc&u:"  
    9. 初始几何光学设计的结果 m=\eL~ h  
    K}`p_)(  
    hav?mnVJ  
    +Z&&H'xD  
    *rz(}(r  
    感兴趣的优化函数 0D3+R1>_D  
    • 效率满足（>95%） $a*Q).^  
    • 信噪比不满足（<30db） `$Flgp0P  
    • 杂散光不满足（>5% &IEBZB\/+&  
     ?VZXJO{^  
    7]xz8t  
    kqigFcz!Y  
    3ZL7N$N}7  
    10. 后续IFTA优化后的结果 &9dr+o-(~  
           P9i9<pR  
    y?z_^ppj  
    `V):V4!j),  
     N"1x]1'   
    J=SB/8tQ)T  
    感兴趣的优化函数 y8*@dRrq  
    • 效率满足（>95%） W/r?0E  
    • 信噪比满足（<30db） #X@<U <R  
    • 杂散光满足（<5%） a^\- }4yR  
    *_/eAi/WG  
    11.总结 _Kl{50}]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 EXW 6yXLV  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sJI -  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 h}`&]2|]  
    • 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。 f+TBs_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }Q r0T  
     
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