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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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    光币
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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。 {]U \HE1w  
    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。 00'SceL=`  
    b%*`}B  
    2．模拟任务 }Xk_ xQVt{  
    WtKKdL  
    .I EHjy\+  
    DOE： E%;$vj'2  
    相位型衍射 )t3`O$J  
    光束整形器 6FJ*eWPC  
    直径：2mmx2mm /F9Dg<#a  
    形状：圆形 >itNa.K  
    相位级次：16      Qe7=6<  
    oemN$g&7  
    *!TQC6b$  
    3.建模任务：入射光场 y$bY 8L  
    Q"U%]2@=  
    fVgN8b|&'  
    高斯准直激光光束的光束参数 YlUh|sK7m  
    F-b]>3r  
    • 波长：632.8nm nS h~ mP  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 9_d# F'#F  
    f8SO:ihXL  
    ]" e'z  
     cr<j<#(Z}  
    4.建模任务：期望输出光场 L C##em=Y  
    T iL.py,  
    ZA. S X|m  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Cse`MP  
    ;-JFb$m  
    • FWHM-直径：0.5mm Wu<;QY($5  
    • 边缘宽度：50um $M4Z_zle)  
    • 效率：>95% P_0[spmFU  
    • 信噪比（SNR）：>30dB )eT>[['fm  
    • 杂散光：<5% N%>h>HJ  
    0HU0p!yt&  
     />}zB![(K  
    ||*F. p  
    5.设计方案 2A@oa9  
    sbX7VfAR`  
    IDJ2epW*;  
    • 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）。 +ctU7 rVy  
    • 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）。 fCN+9!ljG`  
    ub fh4  
    3u[8;1}7Q  
     Jnd_cJ]a  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 pZeO dh  
     -`{W~yz  
    CJCxL\  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0;T7fKj  
    • 用户必须输入所需的信息 o6;  
    - 入射场 YkMFU'?[  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） fNu/>pN  
    - 系统参数 QD{1?aY  
    - 制造条件 a%U#PF6   
    zSD_t  
     %z1^  
    T(Q ~b  
    7.设计过程 `pCy:J?d>l  
    \b $pH  
    0wNlt#G;{  
    hKN ;tq,  
    bo90;7EK8  
    >g>r_0.  
    $\vNST E  
    设计和优化过程由两步完成： ps:`rVQ7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J^7M0A4K  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,aUbB8  
     VVAcbAGJ  
    8.系统模拟 ogQfzk  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .TdFI"Yn  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 e21J9e6z   
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 \+sa[jK  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 hx;kNcPbI  
    ;Wy03}K4J  
     "5k 6FV  
    kiN,N]-V  
    9. 初始几何光学设计的结果 <EgJm`V  
    7- LjBlH  
    fU ;H  
    ,q#SAZ/N  
    ,9jk<)m]L  
    感兴趣的优化函数 X[tB^`  
    • 效率满足（>95%） Gvdok<o  
    • 信噪比不满足（<30db） \db=]L=|  
    • 杂散光不满足（>5% T-ST M"~%  
     ]nebL{}5  
    56c[$ q  
    yv]|Ce@8A  
    .'H$|"( v  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `W@jo~ y<  
           !idVF!xG  
    ;T0X7MNx  
    \6/ Gy!0h-  
     |y0k}ed  
    Ad-5Zn c5  
    感兴趣的优化函数 T6\]*mlr  
    • 效率满足（>95%） VK*`&D<P  
    • 信噪比满足（<30db） tKe-Dk9  
    • 杂散光满足（<5%） L"dN $ A  
    T{^mh(3/"  
    11.总结 B[7,Hy,R  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #prYZcHv:_  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 nIlTzrf6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,9I-3**W  
    • 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。 $G)HU6hF*  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 oLX[!0M^  
     
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