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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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    光券
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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。 @1 )][r-7  
    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。 q^kOyA.  
    @X0$X+]E*8  
    2．模拟任务 l,M?   
    Qc"UTvq  
    \Ot,&Z k2  
    DOE： SNf*2~uq)  
    相位型衍射 Tk0Senq,  
    光束整形器 UR.l*+<W7  
    直径：2mmx2mm A! !W\Jt  
    形状：圆形 rc]`PV  
    相位级次：16     Zo36jSrCL  
    9.$k^|~  
    w#`E;fN'  
    3.建模任务：入射光场 Y+#Vz IZw  
    pD%Pg5p`  
    OX)[?1m8  
    高斯准直激光光束的光束参数 M&K'5G)7  
    '>5W`lZ  
    • 波长：632.8nm TW?A/GoXI  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm xD<:'-ri>  
    N[AX]gOJ  
    keWqL]  
     a-7T   
    4.建模任务：期望输出光场 '}NQ`\k  
    ~!a~ -:#  
    seEG~/U<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8!{F6DG  
    0SLS;s.GX  
    • FWHM-直径：0.5mm Vi1= E])  
    • 边缘宽度：50um w#M66=je_  
    • 效率：>95% -%^KDyZ<&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB v9s /!<j  
    • 杂散光：<5% c)OQ_3xOs  
    %$L!N-U6  
     +\n8##oAI  
    E)w^odwMU  
    5.设计方案 V/}g'_E  
    8P= z"y  
    ]%VR Nm  
    • 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）。 h"{Z%XPX#  
    • 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）。 c31k%/.  
    z tLP {q#  
    (\<#fkeH  
     UfnjhHu  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 2'zYrdem  
     {m/h3hjFa  
    IMDGinHAy  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nT.2HQ((Xg  
    • 用户必须输入所需的信息 +84JvOkWi  
    - 入射场 W7QcDR y6  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） \.tnzP D  
    - 系统参数  X)^kJ`  
    - 制造条件 l |c#  
    e-dpk^-  
     @3hA\3ot^  
    ivKhzU+  
    7.设计过程 Rs<li\GS  
    :eIu<_,}  
    Ne)H*DT  
    '7UW\KEB[}  
    YM*{^BXp  
    8R;)WlLu=  
    <lj;}@qQ<  
    设计和优化过程由两步完成： 8%qHy1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 &"(xd@V)]A  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 )c:i 'L  
     =N5~iMorD-  
    8.系统模拟 #@QZ  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 bF5mCR:  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 s%K 9;(RWI  
    • 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。 pDlU*&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。  0(2r"Hi  
    Gm 0&y  
     G(2(-x"+  
    WQ(*A $  
    9. 初始几何光学设计的结果 Lc<v4Bp  
    6PF7Wl7.  
    =BN_Kvza^6  
    Sl,\  <a  
    'rZYl Qm  
    感兴趣的优化函数 [ &cCE   
    • 效率满足（>95%） 5.KhI<[  
    • 信噪比不满足（<30db） Z= P]UD  
    • 杂散光不满足（>5% 6  XZF8W  
     Dp)5u@I  
    hx4X#_)v  
    ^XsIQz[q  
    ]m _<lRye  
    10. 后续IFTA优化后的结果 To_Y 8 G  
           MlDWK_y_&  
    ?pS,?>J f  
    @+OX1-dd/w  
     n&? --9r  
    yMdE[/+3  
    感兴趣的优化函数 ;<j[0~qp:  
    • 效率满足（>95%） >}& :y{z~  
    • 信噪比满足（<30db） r5h+_&v,M  
    • 杂散光满足（<5%） `Ap<xT0H  
    YueYa#7z  
    11.总结 f@3?kM(  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8|5ttdZ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 F }/tV7m  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 x4$#x70?  
    • 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。 ak :Y<}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 c Z6Zx]  
     
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