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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。 mM(Z8PA 9-  
    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。 B5v5D[ o5  
    vb.}SG>  
    2．模拟任务 f0M5^  
    :yxP3e%rp  
    yd|ao\'=  
    DOE： <~z@G MQCf  
    相位型衍射 *jCHv  
    光束整形器 N||a0&&  
    直径：2mmx2mm jEMnre3/  
    形状：圆形 JIatRc?g  
    相位级次：16     me@k~!e"z  
    1 EL#T&  
    pd dumbp  
    3.建模任务：入射光场 mlLx!5h=  
    >lkjoEVQ  
    bUU\bc  
    高斯准直激光光束的光束参数 t9~Y ?  
    cB0"vbdO  
    • 波长：632.8nm fL(_V/p^  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm w5<&b1:  
    f1AO<>I;  
    UX24*0`\~  
     4OOI$J$Jh  
    4.建模任务：期望输出光场 #sm@|'Q%  
    `|p8zV  
    *E|#g  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: gY {/)"  
    BN1,R] *;  
    • FWHM-直径：0.5mm W4#E&8g%  
    • 边缘宽度：50um ]?sw<D{  
    • 效率：>95% tS3!cO\  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 3w&Z:<  
    • 杂散光：<5% xey?.2K1A  
    \=c@  
     woUt*G@  
    ZFC&&[%-sG  
    5.设计方案 ]|QA`5=$  
    &SMM<^P.  
    Lvb'qZ6n  
    • 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）。 %Y=  
    • 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）。 .R^q$U~v3  
    U!b~vrr^  
    3ih:t'N-  
     &[t} /+)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 @NYlVk2  
     1}q(Pn2  
    Bq~?!~\?.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nNhb,J  
    • 用户必须输入所需的信息 :DJLkMP  
    - 入射场 =>*9"k%m  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） .Fx-$Yqy  
    - 系统参数 Og1Hg B3v  
    - 制造条件 H,(4a2zx  
    ._p^0UxT  
     ua!RwSo  
    Va$JfWef  
    7.设计过程 V^kl_!@  
    YR"IPyj  
    |!cM_&  
    Nazr4QU  
    +7Qj%x\  
    @4wN-T+1  
    `08}y*E  
    设计和优化过程由两步完成： r12e26_Ab  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7 V=%&+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `aL4YH-v  
     7#sb },J{  
    8.系统模拟 T# 3`&[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 YR.f`-<Z  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e0g>.P@6  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 =k2"1f~e  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 pAH 9  
    i}kMo@  
     nm`}Z'&)  
    J%P{/nR  
    9. 初始几何光学设计的结果 <-xu*Fc  
    xHaoSs*C9  
    O7xBMqMf  
    R 5Cy%  
    d=a$Gd_$  
    感兴趣的优化函数 :Oc&{z?q  
    • 效率满足（>95%） jO5We mqf  
    • 信噪比不满足（<30db） *h~(LH"tN  
    • 杂散光不满足（>5% |"Fm<  
     `$>cQwB,D  
    JT*Pm"}  
    W4S]2P>T  
    /i IWt\J  
    10. 后续IFTA优化后的结果 GI/4<J\  
           7WN$ rl5/  
    A5YS "i  
    oT^r  
     KDYyLkI dr  
    6'JP%~QlS  
    感兴趣的优化函数 2"B3Q:0he|  
    • 效率满足（>95%） (Ek=0;Cr  
    • 信噪比满足（<30db） `bEum3l\6]  
    • 杂散光满足（<5%） 5YgUk[J  
    Eq'oy~.oV  
    11.总结 f/e2td*A  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?`Som_vKO  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 q^+Z>   
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 3bMUsyJ2  
    • 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。 kA(q-Re$B*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 -1 _7z{.  
     
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