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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。 0u\@-np  
    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。 Z Uv_u6aD  
    rID]!7~  
    2．模拟任务 Su#1yw>  
    ek!N eu>  
    nQ~L.V  
    DOE： U$ bM:d  
    相位型衍射 :tG5~sK  
    光束整形器 4*X$Jle|  
    直径：2mmx2mm S~Q";C[&  
    形状：圆形 "O "@HVF@  
    相位级次：16     _P1-d`b0 a  
    |D:0BATRP  
    6suc:rp";  
    3.建模任务：入射光场 #u@!O%MJ  
    iX p8u**  
    {*9i}w|2  
    高斯准直激光光束的光束参数 K? k`U,  
    EMbsKG  
    • 波长：632.8nm t+ ]+Gn  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5Ncd1  
    m(Ynl=c  
    ^pa).B.`T  
     my6T@0R  
    4.建模任务：期望输出光场 H#E0S>Jw|  
    etVE8N'  
    zu%pr95U  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $49tV?q5  
    s2WB4U k  
    • FWHM-直径：0.5mm 6}$cDk`dz  
    • 边缘宽度：50um [bXZPIz;j  
    • 效率：>95% LlJvuQ 28  
    • 信噪比（SNR）：>30dB WAbhB A  
    • 杂散光：<5% jtwO\6 t&  
    NQ!F`  
     E?uv&evPK7  
    iy9]Y5b   
    5.设计方案 jBbc$|O4SY  
    _guY%2% yR  
    :e;fs.C  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 J4i0+u  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 w=$_',5#Z  
    -(EqBr@_  
    \Wk$>?+#@  
     l-rnDl  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 8J0tya"z  
     =[&Jxy>Y  
    p\K5B,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 iDsjIW\j  
    • 用户必须输入所需的信息 nDvWOt  
    - 入射场 T5h[{J^  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） b+>godTi_  
    - 系统参数 K0]Wb=v  
    - 制造条件 BJ5#!I%h  
    "oQ@.]-#  
     mq L+W  
    T$e_ao|  
    7.设计过程 K2QD&!4/T2  
    :>k\uW  
    *bx cq  
    J98K:SAR  
    q,GL#L  
    YAo g;QL  
    ~ocr^V{"<~  
    设计和优化过程由两步完成： y~fy0P:T  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 M<nn+vy`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。  e(^O8  
     R/W&~t  
    8.系统模拟 >Vvc55z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :vjbuqN]  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;#due  
    • 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。 1X5\VY>S`h  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 *K;~V  
    fCKcv |  
     R+\5hI@ >i  
    A{QS+fa/  
    9. 初始几何光学设计的结果 .1@5*xQ5O  
    \3l;PY  
    Vk"QcW  
    VYBl0!t  
    = U5)m  
    感兴趣的优化函数 >Ry4Cc  
    • 效率满足（>95%） ]WG\+1x9  
    • 信噪比不满足（<30db） ^6`U0|5mRX  
    • 杂散光不满足（>5% h5JXKR.1]c  
     n;U|7it7  
    6=   
    ,oC r6 ]  
    wv<"W@& 9  
    10. 后续IFTA优化后的结果 KH;e)91  
           6Z$T& Ul{  
    E-x(5^b"  
    (8I0%n}.Zo  
     >g?,BK@  
    ;23F8M%wH  
    感兴趣的优化函数 | 8AH_Fk  
    • 效率满足（>95%） 5XhV+t g.  
    • 信噪比满足（<30db） +m1edPA[  
    • 杂散光满足（<5%） R1nctA:  
    gC 4w&yL  
    11.总结 ukw'$Yt2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 yoH6g?!O  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 43eGfp'  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 yS?1JWUC>  
    • 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。 cX*^PSM  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7 MfpZgC  
     
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