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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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    离线infotek
    科学家
     
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    只看楼主 倒序阅读 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。 )2o?#8J  
    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。 !9e=_mY  
     |>^JRx  
    2．模拟任务 | YWD8 +  
    V1zmGy  
    LonxT&"!D  
    DOE： Ll't>)  
    相位型衍射 jB2[(  
    光束整形器 nR~@#P\  
    直径：2mmx2mm ;igIZ$&  
    形状：圆形 h(dvZ= %  
    相位级次：16     F/{!tx  
    ="H`V V_  
    C{rcs'  
    3.建模任务：入射光场 ? OM!+O  
    .p[ux vp  
    9cF[seE"0  
    高斯准直激光光束的光束参数  <kqo^  
    tDcT%D {:  
    • 波长：632.8nm @S;'@VC  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm JH9J5%sp  
    Rhs/3O8k  
    bAqA1y3=  
     r l%  
    4.建模任务：期望输出光场 Zu[su>\  
    ES7s1O$#  
    #c!lS<z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: M%m4i9~!?  
    f$$/H>MJ  
    • FWHM-直径：0.5mm /([kh~a  
    • 边缘宽度：50um rb.N~  
    • 效率：>95% !F$6-0%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Ti5-6%~&  
    • 杂散光：<5% ?fSG'\h>  
    8nV+e~-w  
     <]2wn  
    T8$y[W-c  
    5.设计方案 73;GW4,  
    u*`GiZAO  
    }Sv:`9=  
    • 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）。 W|mo5qrLS2  
    • 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）。 U5de@Y  
    usF.bkTp  
    /U9"wvg  
     f+!(k)GWd  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 y<Ot)fa$  
     7!E,V:bt'  
    (!WD1w   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 X \/#@T  
    • 用户必须输入所需的信息 8d'0N  
    - 入射场 ~9@UjQ^)F  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?e 4/p  
    - 系统参数 t{{QE:/  
    - 制造条件 R\[e!g*I  
    G"t5nHY\.  
     j\M?~=*w  
    z2GY:<s  
    7.设计过程 G 3ptx! D  
    gcT%c|.  
    s$j,9uRr  
    +I28|*K"  
    -iZ`Y?  
    ckCE1e>s  
    [ 4)F f  
    设计和优化过程由两步完成： WpvhTX  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 M_DwUS 1?  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +ZP7{%  
     eHUOU>&P]  
    8.系统模拟 ZN0P:==  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 CrTw@AW9)  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 v]UwJz3<  
    • 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^gU]Z,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $F.a><1rY  
    pA4xbr2  
     X:{!n({r=  
    f$QNg0v  
    9. 初始几何光学设计的结果 _+MJ%'>S  
    vl)l'  
    8&dF  
    HGg@ _9tW  
    J'r^/  
    感兴趣的优化函数 |R:'\+E  
    • 效率满足（>95%） _yR^*}xJb  
    • 信噪比不满足（<30db） _aeBauD  
    • 杂散光不满足（>5% *LY8D<:zs  
     ,a? o aPH  
    6Kz,{F@  
    ~g t@P  
    '|=;^Z7.K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 G3v5KmT  
           X@FN|Rdh  
    [2cD:JL  
    DtnEi4h,  
     \'j|BJ~L f  
    8q7b_Pq1U  
    感兴趣的优化函数 e+K^A q  
    • 效率满足（>95%） sDV Q#}a  
    • 信噪比满足（<30db） }<:}XlwT%  
    • 杂散光满足（<5%） g9F?z2^  
    RD&PDXT4  
    11.总结 C7AUsYM  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4B][S'f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 wz8yD8M  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 FVBYo%Ap  
    • 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。 fF kj+  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 (7*}-Uy[C  
     
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