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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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    只看楼主 正序阅读 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。 "eh"' Z  
    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。 $`_(%tl  
    bs%]xf ~D;  
    2．模拟任务 3S'V>:  
    ): Q5u6  
    If!0w ;h  
    DOE： De:w(Rm  
    相位型衍射 v`beql  
    光束整形器 $V`O%Sz  
    直径：2mmx2mm S)JZ b_  
    形状：圆形 3^1)W!n/  
    相位级次：16     /1n}IRuw  
    <uv{/L b  
    >SfC '*1  
    3.建模任务：入射光场 Arfq  
    R&PQ[Xc  
    0SvPyf%AC  
    高斯准直激光光束的光束参数 |nU:  
    _eO+O=j_x  
    • 波长：632.8nm PMXnupt  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm L[TL~@T   
    \Xxx5:qM  
    r]0o  
     dVe3h.,[v  
    4.建模任务：期望输出光场 *p.ELI1IC  
    o L6[i'H|  
    n!HFHy2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: RA.@(DN&  
    {6/%w,{,  
    • FWHM-直径：0.5mm ax7 M  
    • 边缘宽度：50um "lN<v=  
    • 效率：>95% V!FzVl=G  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >(%im :_  
    • 杂散光：<5% 9iS3.LCfX  
    #/1A:ig  
     to:hMd1T  
    mYt(`S*q  
    5.设计方案 Y>%A*|U%  
    UK& E#i  
    z$;%SYI  
    • 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）。 \dufKeiS&a  
    • 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）。 %@pTEhpF  
    hb? |fi  
     -U*XA  
     C: e}}8i  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 kN>d5q9b%X  
     4eIu@ ";!  
    VT'$lB%IK  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 DC/CUKE.d  
    • 用户必须输入所需的信息 M6DyOe<  
    - 入射场 ~{d94o.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |'KNR]: N  
    - 系统参数 _f34p:B%s  
    - 制造条件 n,Ux>L  
    ?0_i{BvN  
     = b)q.2'#  
    bk^ :6>{K  
    7.设计过程 D 3Int0n  
    7g&_`(  
    iZ_R oJ  
    bWMM[pnL  
    % )|/s %W  
    oMMU5sm  
    2 ] 4R`[#  
    设计和优化过程由两步完成： "Ny_RF  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 p=405~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 OWq~BZ{  
     d,D)>Y'h  
    8.系统模拟 c[",WB<9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 pl"|NZz 7;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 5~.\rcr%  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 r0S7e3xb  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 X.UIFcK^  
    SXod r}  
     '`3-X];p  
    .s2d  
    9. 初始几何光学设计的结果 pr;L~$JW  
    gXH89n  
    wbr"z7}  
    _Yh4[TT~/  
    H_*]Vg  
    感兴趣的优化函数 jpBE| Nm  
    • 效率满足（>95%） ?94da4p  
    • 信噪比不满足（<30db） `_v-Y`Z  
    • 杂散光不满足（>5% b]Z@zS<8  
     ;G},xDGO_m  
    JBWiTUk  
    @cjhri|vH  
    0p[$8SCJ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 s;5PHweWf  
           8^4X/n  
    ;UWdT]>!?  
    YJ75dXc&&  
     -rH3rKtf~  
    _<3:vyfdC  
    感兴趣的优化函数 kbMIMZC/G  
    • 效率满足（>95%） B8TI 5mZ4  
    • 信噪比满足（<30db） h hd n9n  
    • 杂散光满足（<5%） g~V{Ca;}  
    sxsM%Gb?H  
    11.总结 \!YPht  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 %@r h\Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 {) .=G  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 J'7){C"G$  
    • 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。 ucA6s:!={  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 H%sQVE7m  
     
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