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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: 2024-10-31
    这个示例演示了一个典型的光束整形的任务。 wcDRH)AW.  
    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。 d;n."+=[x  
    >vo=]c w  
    2．模拟任务 a1Qv@p^._b  
    6"dD2WV/  
    .jMq  
    DOE： ~}Rj$%_  
    相位型衍射  <T[E=#  
    光束整形器 '=P7""mN5  
    直径：2mmx2mm s`>[F@N7.o  
    形状：圆形 Y2'cs~~$Ce  
    相位级次：16     0Ia($.1mY  
    u+{a8=  
    ?k(\ApVHj  
    3.建模任务：入射光场 tDAhyy73  
    trE{FT  
    KN-avu_Ix  
    高斯准直激光光束的光束参数 B7]MGXC  
    Pb*5eXk  
    • 波长：632.8nm 'w1YFdW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm H ty0qr3  
    t|m=J`a{q;  
    F`9]=T0  
     Is+O  
    4.建模任务：期望输出光场 ;NRF=d>  
    )Pv9_XKJ  
    d:yqj:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Y3O#Q)-j$  
    'fPdpnJ<  
    • FWHM-直径：0.5mm Li Kxq=K  
    • 边缘宽度：50um '}Ri`  
    • 效率：>95% w|Nz_3tI  
    • 信噪比（SNR）：>30dB |hr]>P1  
    • 杂散光：<5% } CfqG?)  
    Zkf0p9h\  
     >$2V%};  
    xZV1k~C  
    5.设计方案 VWO9=A*Y|  
    VcoOeAKL  
    Q?X>E3=U  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 MMj9{ou  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Gdg"gi!4  
    /JT#^Y  
    D1 &A,2wO  
     a+Ac[>  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 S%`0'lzzj  
     (64yg  
    rl0<Ls  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 B,{K*-7)MX  
    • 用户必须输入所需的信息 -I=l8m6L  
    - 入射场 JY6 Q p  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） #UbF9})q  
    - 系统参数 {P*m;a`}  
    - 制造条件 i'\T R|qd  
    KIWe@e  
     QcpXn4/*  
    QV\eMuNy  
    7.设计过程 NQ6sGL  
    %plo=RF  
    4R\ Hpt  
    ^`G}gWBx}w  
    rdJR 2  
    YIjTL!bA"  
    tPF.r  
    设计和优化过程由两步完成： N ,z6y5Lu  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  #B\" '8#  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _]:z \TDn  
     ghRVso(  
    8.系统模拟 )6aAB|  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 BT(CM,bp  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /3{b%0Aa  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 D gaMO,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 !@v7Zu43,  
    |vw"[7_aS  
     Bs?^2T~%{  
    4F{70"a  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ywwu0.H<  
    15sp|$&`  
    >:b Q  
    y~\oTJb  
    LSRk7'0  
    感兴趣的优化函数 *Em,*!  
    • 效率满足（>95%） 5^x1cUB]  
    • 信噪比不满足（<30db） Ct>GYk$  
    • 杂散光不满足（>5% % oo2/aF  
     OtNd,U.dE  
    _D+J!f^  
    ;&)-;l7M  
    FIsyiSY<j  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ll4g[8  
           aYSCw 3C<  
    Dbz3;t  
    S@/IQR  
      .P"D  
    >o=-$gz`  
    感兴趣的优化函数 n~V ]Z  
    • 效率满足（>95%） &:`U&06q  
    • 信噪比满足（<30db） nX`u[ks  
    • 杂散光满足（<5%） (R("H/6xs  
    w}YlVete  
    11.总结 h3xAJ!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !/]WrGqbS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ?snp8W-WB  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Zo~  
    • 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。 m+T;O/lG0{  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 =7m)sxj]w  
     
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