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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
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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。 LX iis)1  
    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。 _@ @"'  
    UQ)7uYQ5  
    2．模拟任务 \}NZ] l  
    {$^Lb4O[V  
    _JXb|FIp  
    DOE： d)jX%Z$LC  
    相位型衍射 Q4&<RWbT^  
    光束整形器 h*?/[XY  
    直径：2mmx2mm b:(*C  
    形状：圆形 {t&+abY  
    相位级次：16     ?kM53zbT#  
    DSx D531[A  
    ;/<J& #2.  
    3.建模任务：入射光场 vxx7aPjC  
    >,%7bq=T!  
    z3p #`  
    高斯准直激光光束的光束参数 @awN*mO  
    CF+:9PG  
    • 波长：632.8nm *`.4M)Ym~  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm J0"<}"  
    ;l'kPUv([  
    Og3bV_,"  
     JIyIQg'5i  
    4.建模任务：期望输出光场 B%d2tsDw  
    $2\k| @)s  
    80qe5WC.2u  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ij~023$DTt  
    #y%?A;  
    • FWHM-直径：0.5mm dsJHhsu6  
    • 边缘宽度：50um Gm1vVHAxv  
    • 效率：>95% 1]j_4M14aA  
    • 信噪比（SNR）：>30dB :N([s(}!$2  
    • 杂散光：<5% '^Ce9r}  
    j(maj  
     /R44x\nhr  
    $I-i=:}g  
    5.设计方案 $di8#O*  
    /IN/SZx  
    <xeo9'k6&  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 *S@0o6v  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 -N[Q*;h|  
    tkGJ!aUt  
    _GK3]F0  
     5=--+8[ bV  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 lfp'D+#p {  
     mME a*9P  
    K q0!.455  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 1RF? dv  
    • 用户必须输入所需的信息 #7A_p8  
    - 入射场 ) Pdl[+a  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xPi/nWl`|  
    - 系统参数 Zu/}TS9bi  
    - 制造条件 2!35Tj"RFE  
    /hMD Me  
     H]7;O M/g  
    *OQr:e<}  
    7.设计过程 &zYo   
    c{u~=24;%#  
    VfiMR%i}  
    !~&vcz0>)9  
    eY1$s mh t  
    ^^I3%6UY  
    *X K9-%3  
    设计和优化过程由两步完成： I(dMiL  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;ip"V 0`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 I!ykm\<  
     m18If  
    8.系统模拟 Uaho.(_GP  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ,/;mK_6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {<HL}m@kQ  
    • 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。 A qKl}8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /IS j0"/$  
    @]#0jiS  
     oA kF  
    %7PprN0>  
    9. 初始几何光学设计的结果 T7AFL=  
    AT:T%a:G?  
    kN4nRW9z  
    FBM 73D@`  
    HN\Zrb  
    感兴趣的优化函数 -}m#uUqI  
    • 效率满足（>95%） zv]-(<B  
    • 信噪比不满足（<30db） dF{3 ~0+,  
    • 杂散光不满足（>5% *Rv eR?kO  
     hv'~S  
    3,bA&c3  
    EdA_Hf  
    *J!oV0#1  
    10. 后续IFTA优化后的结果 "-y\F}TE  
           @.gT&Hq  
    C+Wb_  
    j=)Cyg3_%  
     >wjWX{&?  
    )^uLZMNaI  
    感兴趣的优化函数 c h<Fi%)  
    • 效率满足（>95%） X-! yi  
    • 信噪比满足（<30db） 0}qij  
    • 杂散光满足（<5%） i+yqsYKO  
    cI4%z eR  
    11.总结 J.:"yK""  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 a\\B88iRRZ  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 sJX/YGHt  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 j?1\E9&4-Q  
    • 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。 Tk9*@kqv  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 %*<k5#Yq  
     
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