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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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    光券
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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。 z/vDgH!s  
    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。 OKQLv+q5K)  
    yzc pG6 ,  
    2．模拟任务 *j<@yG2\gP  
    MCAXt1sL&E  
    8!j=vCv  
    DOE： &N{zkMf  
    相位型衍射 D_aR\  
    光束整形器 #,P(isEZ"  
    直径：2mmx2mm 9N}W(>  
    形状：圆形 om7`w ]  
    相位级次：16     MYTS3(  
    U,3d) ]Zy&  
    %UmbDGDWI  
    3.建模任务：入射光场 MhH);fn  
    XZ@ >]P  
    s, -*q}  
    高斯准直激光光束的光束参数 )[DpK=[N^p  
    H^v{Vo  
    • 波长：632.8nm aL$j/SC  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm M,L@k  
    hgj0tIi/  
    8D T@h8tA  
     kGj]i@(PA4  
    4.建模任务：期望输出光场 2B'^`>+8S  
    36i_D6  
    W^ClHQ"Iy  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: dM gbW<uAu  
    au A.6DQ  
    • FWHM-直径：0.5mm \I xzdFF#  
    • 边缘宽度：50um h *waRD  
    • 效率：>95% 1Q_ ``.M  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 165WO}(;/  
    • 杂散光：<5% T Xl\hL\+  
    dAwS<5!  
     9!S^^;PN&  
    ;.r2$/E  
    5.设计方案 1G_xP^H!  
    I tgH>L'  
    sx90lsu  
    • 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）。 7rPLnB]  
    • 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）。 i/M+t~   
    ,{TQ ~LP  
    9 G((wiE  
     p1uN ]T7>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4Q/r[x/&C  
     5#BF,-Jv  
    7ozYq_ $  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2:n|x5\H  
    • 用户必须输入所需的信息 ;HT0w_,  
    - 入射场 o[2Y;kP3*P  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） [5-!d!a|st  
    - 系统参数 x:vrK#8D>  
    - 制造条件 (S3jZ  
    mf#fA2[  
     #VQ36pCd  
    4KZSL: A  
    7.设计过程 w8U2y/:>  
    I@+lFG   
    7ia "u+Y  
    4g S[D  
    NywB 3  
    U=M#41J  
    ltP   
    设计和优化过程由两步完成： ~S! L!qY  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 -wBnwn-  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 V_{vZ/0e  
     ]C+eJ0"A  
    8.系统模拟 nO-d" S*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 57'q;I  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dzpj9[  
    • 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。 ?V.ig  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0%#t[us Y  
    |c]> Q  
     j}i,G!-u  
    %!>k#F^S  
    9. 初始几何光学设计的结果 4b]IazL)  
    , &-S?|  
    jg7d7{{SB  
    g2!0vB>  
    NEZH<#  
    感兴趣的优化函数 .Y+mwvLpRG  
    • 效率满足（>95%） _QD/!~O  
    • 信噪比不满足（<30db） 7^`RP e^a+  
    • 杂散光不满足（>5% U<1}I.hDJ  
     >9<_s ^_  
    axHxqhO7zp  
    iJ5e1R8tN  
    x|&[hFXD  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =mDy@%yx!  
           i%#th'C!P  
    QxP` fKC8  
    \CP*i_:"  
     p{+tFQy  
    {\ A_%  
    感兴趣的优化函数 k?!TjBKm  
    • 效率满足（>95%） oiIt3<BX  
    • 信噪比满足（<30db） IEKMa   
    • 杂散光满足（<5%） s{b0#[  
    O@G<B8U,K  
    11.总结 $Vd?K@W[h  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 clij|?O  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 I8XGU)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 h#$ _<U  
    • 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。 2 rbX8Y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 M'pY-/.  
     
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