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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。 }Vob)r{R@  
    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。 MXfyj5K  
    n nAtXVy  
    2．模拟任务 =E]tEi  
    tt2 S.j  
    7F0J*M  
    DOE： 0Zwx3[bq6K  
    相位型衍射 /eH37H  
    光束整形器 G.<0^q,  
    直径：2mmx2mm &.DRAD)  
    形状：圆形 u9KT_` )  
    相位级次：16     iYvzZ7 8f  
    EC8Z. Uu  
    FCEmg0qdjD  
    3.建模任务：入射光场 !KOa'Ic$V  
    $Z]@N nA9N  
    Qd YYWD   
    高斯准直激光光束的光束参数 )uOtQ0  
    >Rt:8uurAG  
    • 波长：632.8nm dR.?Kv(,E  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Mz(?_7  
    Q &{C%j~N  
    Z3c\}HLY  
     Xwo+iZ(a  
    4.建模任务：期望输出光场 )#i"hnYpQ  
    DoFe:+_U3  
    2;"vF9WMm  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: +`gU{e,p  
    Z T*}KJm  
    • FWHM-直径：0.5mm }JST(d&  
    • 边缘宽度：50um CKZEX*mPC  
    • 效率：>95% ~!mY0odH  
    • 信噪比（SNR）：>30dB j0+D99{R  
    • 杂散光：<5% o96c`a u  
    i0wBZ i?  
     iOEBjj;C  
    'D`lVUB  
    5.设计方案 zLe(#8G  
    8g)$%Fy+N  
    d2i ?FT>  
    • 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）。 e8dZR3JL  
    • 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）。 $mKExW  
    R\3v=PR[  
    oqh@ (<%  
     j*|0#q;e6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 zE1=P/N  
     FO[ s;dmzu  
    3GKKC9C6  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  24 [cU  
    • 用户必须输入所需的信息 fA<os+*9i  
    - 入射场 :TP4f ?FA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） V6d,}Z+"z'  
    - 系统参数 zj2y=A| Y  
    - 制造条件 PPV T2;9  
    PR!0=E*}  
     9v;[T%%  
    Q%q;=a  
    7.设计过程 G7`mK}J7  
    6p&2 A  
    V >eG\  
    &F#eYEuy  
    {na>)qzKP  
    vv2[t  
    $v2t6wS,"  
    设计和优化过程由两步完成： MtPdpm6\  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 AU)\ lyB  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :oW 16m1`  
     "AXgT[ O  
    8.系统模拟 QA^FP8!j  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 XaE*$:   
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 'L7u`  
    • 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。 zBq&/?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w{_g"X  
    LU8[$.P  
     A =Z$H2  
    x\ # K2  
    9. 初始几何光学设计的结果 r7V !M1  
    p`\>GWuT!  
    N<4 nb  
    JQej$=*  
    h,&{m*q&  
    感兴趣的优化函数 <6;@@  
    • 效率满足（>95%） ?5B?P:=kl  
    • 信噪比不满足（<30db） B>cT <B  
    • 杂散光不满足（>5% IIGx+>  
     iT| 7**+3  
    sqV~ Dw  
    e, 2/3jO  
    Hq gg*4#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 pZ*%zt]-a  
           >L "+8N6  
    C,mfA%63  
    T+RC#&>  
     *]R5bj.!o  
    Fkpaou  
    感兴趣的优化函数 w8$> 2  
    • 效率满足（>95%） ! N!pvK;  
    • 信噪比满足（<30db） 8b-mW>xsA  
    • 杂散光满足（<5%） NySa%7@CD  
    k$f2i,7'  
    11.总结 E8nj_ ^Z  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 O/#uQn}  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 d)Z&_v<|  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 gxUa -R  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 QT!>izgc U  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Gl|n}wo$  
     
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