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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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    光币
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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。 jkd8M;Jw  
    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。 n$9!G  
    HH+XEMP/g  
    2．模拟任务 f.WtD`Oas  
     `!BUd  
    DzMkeX  
    DOE： GfV9Ox   
    相位型衍射 }z6HxB]$  
    光束整形器 QaV*}W  
    直径：2mmx2mm /V~(!S>  
    形状：圆形 "wc $'7M  
    相位级次：16     oz--gA:g  
    1k`!w}  
    ^;e`ZtcI  
    3.建模任务：入射光场 mj pH)6aD0  
    O`4X[r1LD  
    qW9|&GuZ$  
    高斯准直激光光束的光束参数 2 q>4nN  
    7e4\BzCC  
    • 波长：632.8nm Iq9+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm sz5@=  
    t+ @F"[j  
    G(L*8U< UG  
     \% (R~ H  
    4.建模任务：期望输出光场 uPpP")  
    pc #^ {-  
    $k dfY'u  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: K4~dEZ   
    LcXrD+ 1  
    • FWHM-直径：0.5mm =0A{z#6  
    • 边缘宽度：50um }[|"db  
    • 效率：>95% R_csKj  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +KZc"0?  
    • 杂散光：<5% W cnYD)  
    QJ QQ-  
     iV%% VR8b  
    Gl+}]Vn[n  
    5.设计方案 @#p4QEQA  
    1FuChd  
    0x84 Ah)  
    • 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）。 aLr^uce]  
    • 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）。 4o_1F).\D  
    M30_b8[Y_  
    Z`[j;=[  
     kG E|17I  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Jv5G:M5+~  
     t]V)3Ww  
    7Sokn?~i  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 $>+-=XMVB  
    • 用户必须输入所需的信息 W[b/.u5z:  
    - 入射场 d(&vIjy  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） TYp{nWwi  
    - 系统参数 nV'B!q  
    - 制造条件 sM4N`$Is23  
    0pu'K)Rb  
     "l!"gc87  
    Z|)~2[Roa  
    7.设计过程 oY{*X6:6<  
    Wd[XQZ<  
    ,y^By_1wS  
    {T$;BoR#O  
    Cnc77EUD  
    z*FlZLHY  
    bw@tA7Y  
    设计和优化过程由两步完成： -Z:al\e<g  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 CnO$xE|{  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ]UMwpL&rY  
     Kl^Yq  
    8.系统模拟 3p7*UVR"  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3#dUQ1qo6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :yv!  x  
    • 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。 \4V'NTjB  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9t=erhUr  
    M jHeUf  
     7"M7N^  
    -i 9/1.Z  
    9. 初始几何光学设计的结果 }(gXlF  
    ;DGp7f#9  
    (|Xf=q,Le  
    rGoB&% pc  
    YTY0N5["  
    感兴趣的优化函数 f3nib8B'  
    • 效率满足（>95%） cZ5[A  T  
    • 信噪比不满足（<30db） |GIT{_JE  
    • 杂散光不满足（>5% LV`- eW  
     t#kmtJC  
    3n X7$$X  
    Xa-]+_?Q  
    sW[42A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 C}45ZI4  
           2 !{P<   
    zm"&8/l  
    N#|c2n+  
     IN_GL18^MV  
    1`b?nX  
    感兴趣的优化函数 wp$SO^?-  
    • 效率满足（>95%） IWTD>c).  
    • 信噪比满足（<30db） F/mD05{  
    • 杂散光满足（<5%） WMrK8e'  
    RL($h4d9  
    11.总结 T Li0*)}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 F*} b),  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -^C;WFh8)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 x%LWcT/  
    • 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_tMl%K  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *,mbZE=<  
     
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