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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。 Uv|^k8(  
    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。 9oA-Swc[  
    FX&)~)  
    2．模拟任务 E[8i$  
    qYbPF|Y=Z  
    J?[}h&otQ  
    DOE： be(p13&od  
    相位型衍射 G1S:hw%rp  
    光束整形器 IEQ6J}L  
    直径：2mmx2mm *OR(8;  
    形状：圆形 oh%/\Xu  
    相位级次：16     mF@D O$  
    >vk?wY^f  
    1IeB_t  
    3.建模任务：入射光场 i= s>a;*#  
    <^YZ#3~1T  
    >YP]IQ  
    高斯准直激光光束的光束参数 $-R9J6NN  
    E?^A+)<"  
    • 波长：632.8nm =:pN82.G  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm I.L8A|nZ  
    Z<~^(W7h  
    5c+7c@.  
     8+U':xR  
    4.建模任务：期望输出光场 /u N3"m5i  
    tX.{+yyU  
    Jm {~H%  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: :rX/I LAr  
    K}YOs.  
    • FWHM-直径：0.5mm &Vi0.o  
    • 边缘宽度：50um K)n0?Q_>  
    • 效率：>95% #^;^_  
    • 信噪比（SNR）：>30dB hXM2B2[  
    • 杂散光：<5% :>GT<PPD;  
    _=oNQ  
     {1j[RE  
    YcJ2Arml  
    5.设计方案 h | +(  
    O-K!Bv^ Q  
    +gsk}>"  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 8L}N,6gC4_  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 s7#|'jhZt  
    rXR}]|;>  
    R@H}n3,  
     )gq(  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Y2Y!^A89  
     q;a#?Du o  
    jw!QjVuRN%  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 bU i@4S  
    • 用户必须输入所需的信息 |~3$L\X  
    - 入射场 .+c YzS] !  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） v^_<K4N`  
    - 系统参数 )iG+pP@.@  
    - 制造条件 G ]mX+?  
    4ng*SE _  
     f3]u-e'b  
    E~|`Q6&Y  
    7.设计过程 'd@Vusq}2  
    7J%v""\1!  
    <AB.`["  
    ^2PQ75V@.  
    ^D0BGC&&  
    NR)[,b\v  
    .iL_3:6f  
    设计和优化过程由两步完成： SEXLi8;/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r6-'p0|   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 S-:7P.#Q  
     tK|hC[  
    8.系统模拟 !u#o"e<qh  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 IBzHXa>75  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 kty,hAXe  
    • 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。 }PY? ZG  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 4l?98  
    PHa#;6!5  
     ~;;_POm  
    ]&ptld;  
    9. 初始几何光学设计的结果 BVC{Zq6hi  
    VrokEK*qbY  
    oLn| UWe_  
    b+M[DwPw  
    u[jdYWQa  
    感兴趣的优化函数 <>JDA(F"  
    • 效率满足（>95%） @$79$:q N  
    • 信噪比不满足（<30db） Ffm Q$>S  
    • 杂散光不满足（>5% '}5}wCLA  
     Sg<''pUh  
    z~oGd,  
    Iq\sf-1E  
    uu>[WFh  
    10. 后续IFTA优化后的结果 I#Tl  
           k- sbZL  
    ii*Ty!Sa  
    {-S0m=  
     pKMf#)qm  
    Drlt xI)  
    感兴趣的优化函数 &K^h'>t'  
    • 效率满足（>95%） r\[HR ^`  
    • 信噪比满足（<30db） %'* |N [  
    • 杂散光满足（<5%） $}k"wI[  
    3MjMN%{P  
    11.总结 3a{QkVeV7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ~pj9_I  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &/\0_CoTR\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "eQ96^'J  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 nwN<Q\]S  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &nn.h@zje  
     
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