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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。 s@hRqGd:  
    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。 aVL=K  
    =qy=-j]  
    2．模拟任务 P|tNL}2`;  
    R"MRnr_4K  
    l7{oi!   
    DOE： /walu+]h  
    相位型衍射 JO<wK  
    光束整形器 !\8  ;d8  
    直径：2mmx2mm I\~ G|B  
    形状：圆形 me6OPc;:!  
    相位级次：16     C;QAT  
    + b$=[nfG  
    v[plT2"s  
    3.建模任务：入射光场 #GDe0 8rOw  
    + Q=1AXe  
    ]ul$*  
    高斯准直激光光束的光束参数 r;L>.wl*I  
    h_1T,f (  
    • 波长：632.8nm gBh;=vOD  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm /&F,V+x  
    '0y9MXRT  
    VvFC -r,=G  
     ~c)~015`  
    4.建模任务：期望输出光场 DypFl M*  
    u]u[(K5F  
    @';B_iQ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1&;QyTN  
    -/{ 4Jf Wf  
    • FWHM-直径：0.5mm f7h*Vu`>  
    • 边缘宽度：50um PHA-9\jC{  
    • 效率：>95% J_Ltuso  
    • 信噪比（SNR）：>30dB aL J(?8M@  
    • 杂散光：<5% oAWzYu(v  
    8Og_W8  
     )X9W y!w0  
    Y]]}*8  
    5.设计方案 ]EwVpvTw  
    b=~i)`  
    FOq1>>a0  
    • 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）。 `wF8k{Pb  
    • 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）。 n,$IfC"  
    lWBb4 !l  
    {hln?'  
     p!k7C&]E  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 lds- T  
     54 >-  
    !mWiYpbU+  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 O6IB. >T  
    • 用户必须输入所需的信息 5~mh'<:  
    - 入射场 =K{\p`?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） TuW%zF/  
    - 系统参数 `tjH<  
    - 制造条件 GA7}K:LP'k  
    6JKqn~0Kk  
     5M9 I,  
    u7?$b!hG^C  
    7.设计过程 22f`LoM  
    lA>DS#_  
    )_/5*Ly@  
    yHxosxd<*  
    ]4;PR("aU  
    @+atBmt  
    fN'HE#W1Xa  
    设计和优化过程由两步完成： nLV9<M Zm  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ooUk O  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 WVY\&|)$  
     R(n^)^?  
    8.系统模拟 Bz5-ITX   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i1S>yV^l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 gi 0W;q  
    • 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。 |&Ym@Jyj  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0ez(A  
    TDd{.8qf  
     rj6#1kt  
    oh$Q6G  
    9. 初始几何光学设计的结果 ew"v{=X  
    l x,"EOP  
    Nbp!teH6  
    k?2k'2dy  
    ;|UF)QGa2  
    感兴趣的优化函数 7"8hC  
    • 效率满足（>95%） ` AY_2>7  
    • 信噪比不满足（<30db） ss5 m/i7  
    • 杂散光不满足（>5% <!pY$  
     y#XbJuN/  
    yRo- EP  
    ?.D3'qv  
    |g=="  
    10. 后续IFTA优化后的结果 byv[yGa`  
           <Qxh)@ N  
    F^hBtfz  
    ?(R]9.5S  
     }<dRj  
    <n(*Xak{a  
    感兴趣的优化函数 _Gu- uuy  
    • 效率满足（>95%） {#)0EzV6  
    • 信噪比满足（<30db） 6P';DB  
    • 杂散光满足（<5%） =C~/7N,lW]  
    8>7& E-  
    11.总结 4q<=K=F  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Zfyo-Wk  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 L:9F:/G  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 H/Llj.-jg  
    • 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。 < P`u}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )KP5Wud X  
     
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