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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
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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。 t2rZ%[O  
    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。 -@B6$XWL  
    ((^v sKT  
    2．模拟任务 ^BW8zu@=O  
    &+ H\ST(/  
    cFuQ>xR1  
    DOE： \]\h,Y8  
    相位型衍射 WH fl|e  
    光束整形器 Y/pK  
    直径：2mmx2mm $~?)E;S  
    形状：圆形 Fx)><+-  
    相位级次：16     yC4%z) t&R  
    C+mPl+}w  
    {BJH}vV1)  
    3.建模任务：入射光场 $v"CQD  
    1CV ?  
    rhGB l`(B  
    高斯准直激光光束的光束参数 `FX?P`\@I  
    N4{g[[ T  
    • 波长：632.8nm BIg2`95F|  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm VMNdC}  
    :?i,!0#"  
    RK)ikLgp  
     l-Dgm  
    4.建模任务：期望输出光场 gT,iH.  
    ]I;owk,  
    BV\~Dm]"  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Zu P3/d  
    zn|O)"C  
    • FWHM-直径：0.5mm 8&bNI@:@  
    • 边缘宽度：50um ;$qc@)Uwp  
    • 效率：>95% \\d8ulu  
    • 信噪比（SNR）：>30dB r"\<+$ 7  
    • 杂散光：<5% W v,?xm  
    kb~ 9/)~g  
     NvpDi&i  
    M.C`nI4  
    5.设计方案 V gy12dE  
    +j$nbU0U  
    zhyf}Ta'  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 c]ga) A(  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 F>%,}Y~B:  
    (+BrC`  
    %0f*OC  
     z@jKzyq  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 QPvWdjf#mM  
     cwQ *P$n  
    SLvo)`Nc3-  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @ W q8AFo  
    • 用户必须输入所需的信息 'l-VWqR-  
    - 入射场 2%`8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） OXX D}-t  
    - 系统参数 4~WSIR-  
    - 制造条件 i9peQ61{  
    NxFCVqGb  
     ?tT89m3_E  
    i A'p!l |P  
    7.设计过程 +5kQ;D{+  
    /u"Iq8QA  
    'w|N} 4  
    7&V3f=aj6  
    *2YWvGc  
    Lr`Gyl62  
    E6-~  
    设计和优化过程由两步完成： 5yroi@KT   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 5iGz*_ m  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 oiz]Bd  
     ItAC=/(d  
    8.系统模拟 V9`jq$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /5\{(=0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Q"oJhxS  
    • 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。 h{?f uoZj%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 S7R*R}  
    }F3}"Ik'L  
     F-Ku0z]){?  
    ;Z,l};b  
    9. 初始几何光学设计的结果 owO &[D/  
    iX>)6)uJ  
    obgO-d9l  
    LM!@LQAMY  
    j?! /#'  
    感兴趣的优化函数 RF\h69]:I  
    • 效率满足（>95%） MLmv+  
    • 信噪比不满足（<30db） 2nSz0 .  
    • 杂散光不满足（>5% @\=4 Rin/q  
     + ^4HCyW  
    ]:4\ rBR3  
    "YV vmCp  
    Z>W&vDeuN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 YsRq.9Mr  
           SQJ4}w>i  
    U(<~("ocN  
    \6/!{D,  
     !Jaj2mS.N  
    df$pT?o  
    感兴趣的优化函数 ]pVuRj'pP  
    • 效率满足（>95%） 9;A9Q9Yr  
    • 信噪比满足（<30db） '5 9{VA6h  
    • 杂散光满足（<5%） NRe=O*O  
    !@ )JqF.  
    11.总结 >V&GL{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 LO)QEUG  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ;^8X(R  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 m!Aw,*m+*  
    • 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.vxrk`c  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1kh()IrA  
     
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