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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。 )m4O7'2G  
    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。 !3J YG  
    k,M %"FLQ  
    2．模拟任务 SGA!%=Lp  
    G&f~A;'7k  
    |`c=`xK7'  
    DOE： c_+y~X)i  
    相位型衍射 f83Tl~  
    光束整形器 @, %IVKg\  
    直径：2mmx2mm Ix1[ $9  
    形状：圆形 k2t#O%_f  
    相位级次：16     Kulh:d:w  
    =j$!N# L  
    DAHQ7#qfQC  
    3.建模任务：入射光场 lWe1Q#  
    +~]:oj  
    ~V?3A/]  
    高斯准直激光光束的光束参数 <&Q(I+^  
    qTd6UKg  
    • 波长：632.8nm 0s+pcqOd^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm qt&zo5  
    9p '#a:  
    MRZ/%OZ.  
     RbA.%~jjx*  
    4.建模任务：期望输出光场 =3= $F%  
    >Vl8ZQ8  
    5Z@~d'D  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Ei& Z  
    $Afw]F$  
    • FWHM-直径：0.5mm DD(K@M  
    • 边缘宽度：50um kV$$GLD\  
    • 效率：>95% SGUu\yS&s  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Gi*GFv%xB  
    • 杂散光：<5% XDM~H  
    (}:n#|,{M  
     wn-{V kpm  
     SK&?s`  
    5.设计方案 cy+EJq I  
    oPVyLD  
    e9e7_QG_-  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 }?vVJm'  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ,*}5xpX  
    _8;)J  
    g3"eEg5NY  
     ~~D =Z#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 28rC>*+z  
     H*&ZX AKv  
    ?5yj</W  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |'bRVqJ  
    • 用户必须输入所需的信息 f}_d`?K  
    - 入射场 ; D a[jFP  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） rt5eN:'qY  
    - 系统参数 i9FtS7  
    - 制造条件 b}OOG  
    C1 YG=!  
     _s> ZY0  
    ygz6 ~(  
    7.设计过程 c'8a)j$$+  
    YEB@p.  
    83ajok4E  
    {ylhh%t4hi  
    yavoGk  
    O*d4zBT  
    'z}Hg *  
    设计和优化过程由两步完成： [=xJh?*P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ju= +!nGUa  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _\y%u_W  
     Z;XiA<|  
    8.系统模拟 W18I"lHeh  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 H^e0fm  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 $^1L|KgXp  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 .{@aQwN  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 W6>SYa  
    *xl930y  
     `Rc7*2I)l  
    ;N FTdP  
    9. 初始几何光学设计的结果 Wveba)"$  
    /K WR08ftp  
    ~SW_jiKM  
    x`#|8  
    Qf}^x9'  
    感兴趣的优化函数 A,2dK}\>  
    • 效率满足（>95%） u VZouw#  
    • 信噪比不满足（<30db） O73 /2=1V  
    • 杂散光不满足（>5% /0J1_g  
     l6C^,xU~IX  
    \\WIu?  
    q~K KN /N  
    kK]^q|vb6  
    10. 后续IFTA优化后的结果 kZ0|wML8  
           c&o|I4|Y,  
    N2~q\BqA  
    $YyN-C  
     2+Tu"oG;rB  
    nnZ|oEF  
    感兴趣的优化函数 DjX*2O  
    • 效率满足（>95%） 8>}^W  
    • 信噪比满足（<30db） ;BR`}~m  
    • 杂散光满足（<5%） N~%F/`Z<+  
    gDmwJr  
    11.总结 Z !qHL$  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {[&_)AW6m%  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 / xfg4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 'kD~tpZ  
    • 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。 AV0C9a/td  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *1Lkde@|{  
     
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