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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。 k%Jv%m}aB  
    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。 hKj"Lb9 ]  
    Q E1DTU  
    2．模拟任务 _Gv n1"l  
    ] X%T^3%G  
    d#'aTmu!  
    DOE： zo4 IY`3  
    相位型衍射 RX3P %xZ  
    光束整形器 gZ8n[zxf6  
    直径：2mmx2mm )OpB\k  
    形状：圆形 $9)|cO  
    相位级次：16     W{B)c?G]  
    &==X.2XW  
    }&M$  
    3.建模任务：入射光场  74i  
    Y%m^V?k  
    =8#$'1K,v  
    高斯准直激光光束的光束参数 >VIb|YA  
    ?VaWOwWI  
    • 波长：632.8nm qVjl8%)  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;n0VF77>O  
    N{w)}me[YY  
    8&+m5x S  
     LX5, _`B  
    4.建模任务：期望输出光场 OFH!z{*  
    pu3ly&T#a_  
    tn>z%6;&Z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: <_(UAv  
    {kVhht]X  
    • FWHM-直径：0.5mm 9=D09@A%e  
    • 边缘宽度：50um W(.q. Sx>  
    • 效率：>95% a$-:F$z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB KVQ|l,E, /  
    • 杂散光：<5% <O+T4.z  
    ksb.]P d.  
     w%Vw*i6o  
    cG{>[Lf  
    5.设计方案 ixJ%wnz  
    {\u=m>2U|  
    cVk&Yp;[*  
    • 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）。  # ub!  
    • 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）。 NWx.l8G  
    Ut|G.%1Vd%  
    $=) i{kGS@  
     o$ disJ  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 "eRf3Q7w:  
     1T96W :   
    p{c+ +P5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %uA\Le  
    • 用户必须输入所需的信息 uj 6dP  
    - 入射场 &\[3m^L  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >d1gVBhk  
    - 系统参数 x|3f$ =b  
    - 制造条件 3"9'MDKH  
    'Ll,HgU;  
     q4Z9;^S  
    s{q)P1x  
    7.设计过程 [ QHSCF5  
    Qqju6}+  
    oz54IO  
    ~ 8hAmM  
    YTWlR]Tr6?  
    R> r@[$z+  
     +=Xgi$  
    设计和优化过程由两步完成： ~D[5AXV`^  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 IG}`~% Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _DlkTi5(w  
     4&TTPcSt;  
    8.系统模拟 "otks\I<  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7J:zIC$u>  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 qhNY<  
    • 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。 YbX3_N&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 7soiy A  
    \(m_3 H  
     `/+%mKlC|[  
    SiBhf3   
    9. 初始几何光学设计的结果 Ujw J}j  
    ?z "fp$  
    A$w0+&*=  
    HW0EPJ  
    Y6J7N^  
    感兴趣的优化函数 ?hW?w$C  
    • 效率满足（>95%） [;IW'cXNq  
    • 信噪比不满足（<30db） qT U(]O1  
    • 杂散光不满足（>5% T!GX^nn*O  
     .'+*>y!  
    xUp[)B6?:  
    GoVB1)  
    )T4%}$(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 mQVc ZV  
           fa~u<m   
    BC/oh+FW3  
    ;THb6Jz/+  
     J?Y1G<&  
    ?52{s"N0>  
    感兴趣的优化函数 8(GH.)I+0  
    • 效率满足（>95%） h}vzZZ2,  
    • 信噪比满足（<30db） jQrj3b.NC3  
    • 杂散光满足（<5%） 8|\0\Wd;vu  
    cy0 %tsB|  
    11.总结 ]klP.&I/0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 @O~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Cd>GY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 pv:7kgod  
    • 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。 j\,HquTR  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 D/T& 0  
     
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