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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。 EEe$A?a;  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 _kKG%U.gbK  
    [8ZDMe  
    2．模拟任务 _{|a<Keq|  
    ~M~DH-aX  
    `$a!CJu,  
    DOE： =<\22d5L  
    相位型衍射 QE 4   
    光束整形器 b42%^E  
    直径：2mmx2mm ` w;Wud'*<  
    形状：圆形 #N{]  
    相位级次：16     KXKT5E$  
    s.M39W?  
    T CT8OU|  
    3.建模任务：入射光场 Q0A4}  
    M+"6VtZH  
    N:G]wsh  
    高斯准直激光光束的光束参数 PRfq_:xy  
    '}agi.z  
    • 波长：632.8nm <4{m99  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm z+Xr2B  
    Zo UeLU  
    ^f[6NYS?  
     :N8n6)#1=  
    4.建模任务：期望输出光场 x,n l PU  
    qrMED_(D  
    X5owAc6  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &C'^YF_^0  
    1dvP2E  
    • FWHM-直径：0.5mm  |q3X#s72  
    • 边缘宽度：50um "#)|WVa=BM  
    • 效率：>95% Dgz, Uad8f  
    • 信噪比（SNR）：>30dB la;*>  
    • 杂散光：<5% w|dfl *  
    NQD5=/o  
     V7,dx@J-  
    W"=l@}I  
    5.设计方案 [%k8l~ 6  
    *+v*VH  
    8#!g;`~ D  
    • 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）。 ?j&hG|W9<z  
    • 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）。 xLed];2G  
    B/X$ZQ0  
    ^cZ< .d2  
     G#[A'tbKk  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 V u")%(ix  
     -k + jMH  
     hh4R  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2hV -h  
    • 用户必须输入所需的信息 n1%2 sV)>  
    - 入射场 NL]_;\ h  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 4dixHpq'  
    - 系统参数 MK3h~`is  
    - 制造条件 JuZkE9C,${  
    4T@+gy^.  
     FS}b9sQ)  
    ]R Ah['u|  
    7.设计过程 l%}q&_  
    ezw*Lo!  
    DpggZ|J  
    *zUK3&n~I  
    z5gVP8*z5  
    wa<k%_# M  
    -] wEk%j  
    设计和优化过程由两步完成： M|c_P)7ym  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R'sNMWM  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Hc\C0V<  
     ;8oe-xS\+  
    8.系统模拟 z&QfZs  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 t+ w{uwEY  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g8cBb5(L  
    • 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。 Ck#e54gJX  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 GXxI=,L8F  
    LxIGPC~  
     56 JQ h  
    S3M!"l  
    9. 初始几何光学设计的结果 -E1-(TS  
    H.ZF~Yu w  
    ^mn!;nu  
    YyYZD{^  
    msxt'-$M  
    感兴趣的优化函数 .v(GVkE}  
    • 效率满足（>95%） :!MEBqcU  
    • 信噪比不满足（<30db） <y8oYe_!  
    • 杂散光不满足（>5% Q>D//_TF  
     I#xdksY  
    M~\dvJ$cH  
    #w.0Cc  
    ="78#Wfj2  
    10. 后续IFTA优化后的结果 7SS#V  
           ef^GJTv&k  
    |l8=z*v<  
    zc8^#D2y&  
     mDK*LL5]W  
    MlYm\x8{M  
    感兴趣的优化函数 N `:MF 9  
    • 效率满足（>95%） k Nc- @B  
    • 信噪比满足（<30db） )YgntI@  
    • 杂散光满足（<5%） kf>3T@  
    ~588M 8~  
    11.总结 -XXsob}/8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 mH\zSk  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 AuK$KGCI=  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Eo2`Vr9g  
    • 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。 rwJ U;wy  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 !.,J;Qt  
     
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