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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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    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。 q[,R%6&'  
    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。 g`f6gxc  
    w|UKMbRMU]  
    2．模拟任务 +ouy]b0`t  
    9 %.<V_$  
    5 xzB1n8  
    DOE： ur"e F  
    相位型衍射 4`'BaUU(  
    光束整形器 uD*s^  
    直径：2mmx2mm >|o9ggL`J5  
    形状：圆形 p/^\(/\])  
    相位级次：16     JV6U0$g_S  
    PAWr1]DI  
    a.*j8T  
    3.建模任务：入射光场 =A&*SE o5  
    t-gNG!B  
    "jN-Yd,z  
    高斯准直激光光束的光束参数 {*r$m>HpM  
    {3p7`h~  
    • 波长：632.8nm */dsMa  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm NCpn^m)Q}  
    u|*| RuY  
    $j2)_(<A%Q  
     oHFDg?Z`  
    4.建模任务：期望输出光场 TdOWdPvYj  
    vrO$8* sy  
    7a_n\]t465  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~5dq5_  
    *RE-K36m|u  
    • FWHM-直径：0.5mm 1,!\7@<CT  
    • 边缘宽度：50um iwx0V  
    • 效率：>95%  KGwL09)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB w^6N :]d  
    • 杂散光：<5% %1+~(1P  
    wgP3&4cSUc  
     c'TLD!^hB  
    f9=X7"dzP  
    5.设计方案 >w#3fTJ  
    )7mJ+d[  
    $ttr_4=  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 XFAt\g  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Jl9TMu!1]  
    5kZ yiC*  
    )@|Fh@|  
     R*#Q=_  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 vXZz=E AH  
     5Cka."bQ  
    Ybg`Z  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 l:/V%{sx  
    • 用户必须输入所需的信息 {oeQK   
    - 入射场 OB@t(KNx*P  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lY?d*qED  
    - 系统参数 2xj`cFT  
    - 制造条件 &<b7T$c  
    SkUP9  
     9xp ;$14  
    [=!MS?-G  
    7.设计过程 # =3]bg  
    \H12~=p`B  
    h:90K  
    l!'iLq"K(  
    LvdMx]*SSr  
    go5!zSs  
    __npX_4%S  
    设计和优化过程由两步完成： dj]N59<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Rgu^> ~   
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~`.%n7  
     nVD YAg'  
    8.系统模拟 N*W.V,6yH  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 T]`" Xl8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @I:&ozy }=  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 #\QC%"%f  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 (H^o8J   
     `SrVMb(  
     4Rq"xYGXh  
    [j39A`t7 o  
    9. 初始几何光学设计的结果 (""&$BJQ|  
    i9tM]/SP  
    <KX#;v!I  
    s]UeDZ <a  
    Sq>UMfl&  
    感兴趣的优化函数 8qveKS]vZ  
    • 效率满足（>95%） H#K|SSqY?  
    • 信噪比不满足（<30db） Dlp::U*N'  
    • 杂散光不满足（>5% v3Kqs:"\  
     ,*US) &x  
    =9-c*bL  
    gqd#rjtfz  
    c9V'Zd#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ND*5pRzvp  
           h.NA$E?7  
    ryP z q}#  
    xp = ]J UQ  
     uP:'e8  
    8}2 `^<U  
    感兴趣的优化函数 udMq>s;  
    • 效率满足（>95%） 3 }XS| Y  
    • 信噪比满足（<30db） ``{xm1GK  
    • 杂散光满足（<5%） 3~ylBJJ  
    q-'zZ#  
    11.总结 <?+ \\Z!7  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 y7JJ[:~~  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 yd $y\pN=<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~O!v?2it8q  
    • 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。 :0/I2:  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 K=V)"v5o3  
     
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