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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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    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。 MK1V1F`  
    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。 0Ncx':]5  
    [2~^~K  
    2．模拟任务 !UPKy$  
    VPC7Dh%.  
    :`jB1rI  
    DOE： )-jA4!&  
    相位型衍射 _mBFmXHHS$  
    光束整形器  kD}w5 U  
    直径：2mmx2mm -q&K9ZCl `  
    形状：圆形 p"'knZ G  
    相位级次：16     EU5^"\  
    ^$>Q6.x?*)  
    MP LgE.n  
    3.建模任务：入射光场 A-6><X's6  
    |XGj97#M  
    Q L 1e  
    高斯准直激光光束的光束参数 $V/Hr/0  
    e9\eh? bPU  
    • 波长：632.8nm EOj.Jrs~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ;xXD2{q  
    vz~`M9^  
    $c1zMkY)u  
     59R%g .2Y  
    4.建模任务：期望输出光场 gRsV -qS  
    NsJ]Tp5!  
    xGkc_  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6P$jMjs  
    c'!+]'Lr  
    • FWHM-直径：0.5mm O-3R#sZ0  
    • 边缘宽度：50um ,%^qzoZnT  
    • 效率：>95% h 2QJQ|7a  
    • 信噪比（SNR）：>30dB [gkOwU=?  
    • 杂散光：<5% [Dq@(Q s'  
    C CDO8  
     0F5QAR O  
    SuJa?VU1w  
    5.设计方案 ~@ H9h<T  
    lj US-6  
    yDORL| E'  
    • 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）。 hY(q@_s  
    • 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）。 SHA6;y+U/~  
    7`P1=`..  
    oC  }  
     -)pVgf  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 <)]j;Tl  
     v(GT+i)|  
    O<\h_   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ^ZD0rp(l  
    • 用户必须输入所需的信息 b~td ^  
    - 入射场 Y$4dqn  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） df R?O#JPU  
    - 系统参数 B*;PF  
    - 制造条件 4_KRH1  
    X-']D_f|,  
     4|INy =<"t  
    3d;w\#? L;  
    7.设计过程 "t >WM  
    EJm*L6>@R&  
    ~&7 *<`7{  
    /I@`B2  
    O|e/(s?$  
    KkPr08  
    +rOfQ'lQ  
    设计和优化过程由两步完成： z#Cgd-^7.#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 'iikcf*)C  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 A5 <T7~U  
     JPmZ%]wA  
    8.系统模拟 T,uVt^.R+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Wg[ThaZ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Bc1MKE5  
    • 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。 'Im&&uSkr  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 HI!bq%TZ4  
    lj+}5ySG/  
     wpepi8w,  
    `XK+Y  
    9. 初始几何光学设计的结果 |W;EPQ+<  
    VCCG_K9'  
    Z*kZUx7I<  
    gVpp9VB  
    k}908%w  
    感兴趣的优化函数 q@ %9Y3  
    • 效率满足（>95%） -FW'i10\2+  
    • 信噪比不满足（<30db） | X0Ys8f  
    • 杂散光不满足（>5% EC f $  
     n||!/u)*  
    J%ue{PL7  
    F^}n7h=qk  
    A]%hM_5s  
    10. 后续IFTA优化后的结果 gLQbA$gB  
           ]M.)N.T  
    b1t7/q  
    L}.V`v{zc  
     xOXCCf/  
    F<^93a9  
    感兴趣的优化函数 fH[:S9@  
    • 效率满足（>95%） K0\Wty0  
    • 信噪比满足（<30db） SPY4l*kX  
    • 杂散光满足（<5%） d){Al(/  
    }RY&f4&GV,  
    11.总结 '<KzWxuC  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 dD}!E  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 t.tdY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 }dSxrT  
    • 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。 sow/JLlbC  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^><B5A>;  
     
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