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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。 (DTXc2)c  
    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。 Ni Y.OwKr  
    @\}w8  
    2．模拟任务 sqE? U*8.-  
    g?1! /+  
    XnNU-UCX  
    DOE： [:"7B&&A  
    相位型衍射 SMMvRF`7  
    光束整形器 #bZT&YE^  
    直径：2mmx2mm 7|Bg--G1  
    形状：圆形 KwxO%/-}S  
    相位级次：16     ELgq#z  
    tGVC"a  
    =*'K'e>P3  
    3.建模任务：入射光场 b!gvvg<  
    'p> *4}  
    FI=]K8  
    高斯准直激光光束的光束参数 haoQr)S  
    NA-)7i*>J  
    • 波长：632.8nm UtzM+7r@  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @";zM&  
    aS)Gj?Odf  
    -8pQI  
     ;%V)lP"o  
    4.建模任务：期望输出光场 rL3 f%L  
    ]`H8r y2  
    \ QE?.Fx  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: t{g7 :A  
    SMIr@*R  
    • FWHM-直径：0.5mm k=``Avp?  
    • 边缘宽度：50um L>>Cx`ASi  
    • 效率：>95% wu`P=-  
    • 信噪比（SNR）：>30dB oJln"-M1nx  
    • 杂散光：<5% -j"]1JLQ  
    G Z~W#*|V  
     d7i 0'R  
    6ntduXeNVh  
    5.设计方案 rhQv,F9  
    xu(N'l.7&  
    kY.3x# w  
    • 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）。 c_dg/ !Iu  
    • 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）。 E@N& Y1t  
    8TV "9{ n  
    ffgb 3  
     A.>L>uR  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 s:f%=4-7  
     ;lU]ilYv  
    :I/i"g7<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 F?*ko,  
    • 用户必须输入所需的信息 hY[Vs5v  
    - 入射场 HCOE'24I  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） T(4OPiKu  
    - 系统参数 Udl8?EVSz  
    - 制造条件  PH6NU&H  
    s$PPJJT{b  
     V^/]h u  
    |a{~Imz{  
    7.设计过程 J%SuiT$L&Y  
    EI!e0 V1!  
     OK\F  
    'pQ\BH  
    6>R|B?I%  
    d^W1;0  
    o{I]c#W  
    设计和优化过程由两步完成： H%^j yGS  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dp~] Wx  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [)L)R`  
     BMxe)izT;  
    8.系统模拟 p"ElO,\  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,p7W4;?4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2Pz)vnV"  
    • 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。 1C]mxV=%  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Y}UVC|Ef  
    R}J}Q b  
     ),;O3:n  
    -FrNk>  
    9. 初始几何光学设计的结果 F* h\#?  
    7f,!xh$  
    :$5$H  
    /@`kM'1:  
    j8 |N;;MN  
    感兴趣的优化函数 SdM@7%UK  
    • 效率满足（>95%） 3Lw&HtH  
    • 信噪比不满足（<30db） ObIL  w  
    • 杂散光不满足（>5% zEN3N n.8  
     bz4TbGg]  
    9fQFsI  
    uE%$<o*#  
    yK"T5^o  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _oBJ'8R\  
           v[J"/:]  
    e_Un:r@)  
    m2h@*  
     6tKCY(#oO+  
    <yw(7  
    感兴趣的优化函数 MeMSF8zSQ  
    • 效率满足（>95%） E Zh.*u@^r  
    • 信噪比满足（<30db） U,e'vS{  
    • 杂散光满足（<5%） wM aqR"%  
    0<'Q;'2* L  
    11.总结 &w7Ev21  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 m&!4*D  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4k4 d%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 v"3($?au0  
    • 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。 l Taw6;  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 C0v1x=(xiM  
     
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