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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。 j$jgEtPK9=  
    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。 y=spD^tM8  
    EX9os  
    2．模拟任务 pGdo:L?  
    rf]'V Jg#3  
    TZYz`l+v  
    DOE： $PE{}`#g  
    相位型衍射 c6_i~0W56  
    光束整形器 \:@yfI@  
    直径：2mmx2mm -N~eb^3[c  
    形状：圆形 95%QF;h  
    相位级次：16     Vp j[)W%L  
    8ZPjzN>c6  
    0\2#(^  
    3.建模任务：入射光场 -K*&I!  
    1DT}_0{0Q  
    bL9vjD'}  
    高斯准直激光光束的光束参数 |VxO ,[~  
    9qXKHro  
    • 波长：632.8nm LOf)D7T  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _q<Ke/  
    5w$\x+no  
    ipdGAG  
     eUeOyC  
    4.建模任务：期望输出光场 MWZH-aA(.  
    ,J)wn;@  
    q6a7o=BP]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: h<I C d'!  
    jNu`umS  
    • FWHM-直径：0.5mm 5w#7B  
    • 边缘宽度：50um n 0rAOkW  
    • 效率：>95% +o[- ED  
    • 信噪比（SNR）：>30dB LZF %bJv  
    • 杂散光：<5% O|I)HpG;  
    !aQQq[  
     q@0g KC&U  
    \PJpy^i  
    5.设计方案 Zm+QhnY|  
    .qAlPe L:  
    @=G6fW:  
    • 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）。 Hu-Y[~9^L:  
    • 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）。 kK&M>)&o#  
    ?4A$9H  
    (dgBI}Za  
     ~D1&CT#s  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5%1a!M M M  
     xq-TT2}<L  
    S&Szc0-|k  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |O4LR,{G.w  
    • 用户必须输入所需的信息 $-ICTp  
    - 入射场 P'Diie  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） <2,NWn.  
    - 系统参数 N&jHU+{OU  
    - 制造条件 k=M_2T'  
    vn(ji=  
     y13Y,cz~B  
    @:%p#$V  
    7.设计过程 :HW\awv  
    J_eu(d[9  
    #WqpU.  
     3<R8_p  
    _6!@>`u~  
    9^<Y~rkm  
    Iy8fN"I9D  
    设计和优化过程由两步完成： |zCT~#  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 "HwSW4a]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 $LOwuvu>  
     #_?m.~`g[  
    8.系统模拟 W:hg*0z-*  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Ygs:Ox"[-G  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 \qZ>WCp>r  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ?4%@"49n X  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 tRu j}n+x  
    I3,0vnE@  
     ~`c(7  
     hSgH;k  
    9. 初始几何光学设计的结果  Jk>!I\  
    ] =*G[  
    (\M#Ay t)  
    64LAZE QX  
    T]UrKj/iF  
    感兴趣的优化函数 _MLbJ  
    • 效率满足（>95%） Hn sPXF'8g  
    • 信噪比不满足（<30db） cyTBp58  
    • 杂散光不满足（>5% KEfwsNSc%  
     o*sss  
    u ?7^+z  
    des.TSZ  
    ;q&uk -  
    10. 后续IFTA优化后的结果 <IO@Qj1*  
           O<()T6  
    KD^n7+w%  
    6]NaP_\0  
     @p%WFNR0  
    A{%LL r:  
    感兴趣的优化函数 6`WI S4  
    • 效率满足（>95%） gN; E}AQt  
    • 信噪比满足（<30db） \5P 5N]]  
    • 杂散光满足（<5%） `R m<1  
    }Uue}VOA  
    11.总结 ^y.|KA3[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 e:+[}I)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 9Yhl q$;g  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 L Z}m;  
    • 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。 `l?(zy:R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~xt]g zp{  
     
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