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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。 SQ4^sk_!  
    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。 ,5;M(ft#  
    +d\o|}c  
    2．模拟任务 ?DUim1KG  
    +\Jo^\  
    0q"4\#4l  
    DOE： MSS[-}  
    相位型衍射 m_/U  t  
    光束整形器 >=;-:  
    直径：2mmx2mm ojnO69v  
    形状：圆形 %lnkD5  
    相位级次：16     by @qg:  
    q=88*Y  
    6I"KomJ9  
    3.建模任务：入射光场 p]RQ-0  
    erEB4q+ #O  
    e7;7TrB.  
    高斯准直激光光束的光束参数 piM4grg \  
    [E a{);  
    • 波长：632.8nm IsI5c  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm v3Vve:}+  
    gxVr1DIkN  
    >B0AJW/u  
     (2H GV+Dg  
    4.建模任务：期望输出光场 lg-_[!4Z  
    Nq`;\E.M  
    $8eiifj  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 1}wDc$O  
    N=1ue`i  
    • FWHM-直径：0.5mm gW~T{+f  
    • 边缘宽度：50um qBBCnT  
    • 效率：>95% s oY\6mHio  
    • 信噪比（SNR）：>30dB <7 U~0@<Y  
    • 杂散光：<5% rk1,LsZVS  
    ,EEAxmf  
     .|[{$&B  
    ]?=87w  
    5.设计方案 NRtH?&7  
    `YqtI/-w  
    wx3_?8z/O  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 jI\@<6O  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 PSq?8.  
    LhLAQ2~  
    gvT}UNqL  
     ]`$yY5&W0  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 h-ii-c?R@0  
     T)I)r239h  
    AA=Ob$2$  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 A3/[9}(U  
    • 用户必须输入所需的信息 \09A"fs{  
    - 入射场 {4 Yx h8  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） cQt&%SVT]E  
    - 系统参数 0}<blU  
    - 制造条件 M5WB.L[@ q  
    !j'LZ7  
     : b`N(]  
    0C :8X   
    7.设计过程 z9S (<  
    N0S^{j,i  
    bfA>kn0C  
    &233QRYM  
    DehjV6t  
    B%\&Q @X  
    o.!o4&W H  
    设计和优化过程由两步完成： ,7@\e &/&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 pSlc (M>  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Cqnuf5e>L  
     1=J& ^O{W  
    8.系统模拟 ?:$ q~[LY  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 w|&lRo@1  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 phH@{mI  
    • 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。 r&8aB85  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 iz-z?)%  
    '=$`NG8 l  
     qj _0 td$  
    eAW)|=2  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q8`V0E\~  
    wIi(\]Q  
    kZG=C6a  
    Sa<(F[p`  
    9jImuSZ  
    感兴趣的优化函数 !nl-}P,  
    • 效率满足（>95%） =%~- M  
    • 信噪比不满足（<30db） 1J9p1_d5  
    • 杂散光不满足（>5% 7T[$BrO\  
     K/*R}X  
    z"mVE T  
    %/I:r7UR{  
    i FZGfar?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 LA;f,CQ  
           Ct-eD-X{  
    AI3x,rk#  
    >s/_B//[  
     ({rcH.:  
    j.]]VA  
    感兴趣的优化函数 sPQj B[  
    • 效率满足（>95%） !Np7mv\7  
    • 信噪比满足（<30db） A<|9</9z  
    • 杂散光满足（<5%） _<f%== I'  
    yJ!26  
    11.总结 C0f%~UMwd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 1"CWEL`i  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 2?7ID~\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 PsUO8g'\  
    • 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。 'sZGLgT;m  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m^XO77"  
     
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