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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。 TXdo,DPv7  
    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。 u:.w/k%+  
    CVE(N/&b  
    2．模拟任务 2)hfYLi  
    T[Lz4;TRk5  
    FRa>cf4  
    DOE： j<'ftK k  
    相位型衍射 LY-,cXm&|  
    光束整形器 "%lIB{  
    直径：2mmx2mm ox*1F+Xri  
    形状：圆形 dIW@L  
    相位级次：16     hi`[  
    `J] e.K  
    o%7-<\qS  
    3.建模任务：入射光场 D6-R>"}  
    ~[%_]/#&%z  
     LAkBf  
    高斯准直激光光束的光束参数 #N"m[$;QR  
    G9|2 KUG  
    • 波长：632.8nm h+=IxF4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm eSQkW  
    ^hXm=r4ozR  
    k3K*{"z  
     i\<S ;  
    4.建模任务：期望输出光场 Sl/]1[|mb  
    )(0if0D4  
    s_  t/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +5S>"KAUt0  
    vJxE F&X  
    • FWHM-直径：0.5mm 3Q'vVNFh<  
    • 边缘宽度：50um l`.z^+!8@  
    • 效率：>95% ?5FlbiT  
    • 信噪比（SNR）：>30dB }4N'as/ZO  
    • 杂散光：<5% To}eJ$8*5  
    Mgr?D  
     6R,Y.srR  
    M!+J[q  
    5.设计方案 " i:[|7  
    `6)(Fk--"  
    GF6o  
    • 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）。 r1}^\C  
    • 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）。  $TfB72  
    10fxK  
    ltf KqY-  
     f-3CDUQ`  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;89kL]  
     ~5'7u-;  
    m^!:n$  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ULqI]k(  
    • 用户必须输入所需的信息 V:w%5'^3  
    - 入射场  V1B!5N<  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） w]t'2p-'  
    - 系统参数 WW+xU0  
    - 制造条件 _tJt eDRY  
    9v_s_QkL2  
     ]f#s`.A~  
    \o}T0YX  
    7.设计过程 w+/`l*  
    VxBBZsZO~  
    /i3 JP}  
    qmFG  
    ''YqxJ fb  
    GQ;0KIN  
    ss[`*89  
    设计和优化过程由两步完成： ?OLd }8y  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 T/\RViG3  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rw,Ylr :3  
     Xd=KBB[r?  
    8.系统模拟 0K[]UU=P=  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 'g!T${  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Hl`OT5 pNf  
    • 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。 tsAV46S  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _8a;5hS  
    &J)<1!|  
     uR ?W|a  
    eJ99W=  
    9. 初始几何光学设计的结果 !gve]>M  
    l::q F 0  
    *Jgi=,!m  
    y6nP=g|')>  
    Jqj!k*=/  
    感兴趣的优化函数 f^FFn32u  
    • 效率满足（>95%） A#. %7S  
    • 信噪比不满足（<30db） 1Z) Et,  
    • 杂散光不满足（>5% $DoR@2 ~y  
     hI'WfF!X  
    ~Jk& !IE2  
    h+}BtKA  
    xj3 qOx$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 fZ$b8  
           q#tUDxf(|  
    zY*9M3(X  
    #RBrii-,  
     6nZ]y&$G-k  
    e0TYHr)X>3  
    感兴趣的优化函数 C(ij_>  
    • 效率满足（>95%） UGSZg|&6#*  
    • 信噪比满足（<30db） &"^F;z/  
    • 杂散光满足（<5%） hZx&j{  
    8M99cx*K  
    11.总结 L}`/v]E"eU  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 t(u2%R4<d  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 B?! L~J@p  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 U?UU] >Q  
    • 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。 M]s\F(*ib  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 J!2Z9<q5  
     
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