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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。 C/%umazP9  
    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。 ":?>6'*1  
    qJB9z0a<Ov  
    2．模拟任务 [~?LOH  
    ,6PV"E)_  
    /Q5pA n-u  
    DOE： ORlz1 &hW  
    相位型衍射 D:'|poH  
    光束整形器 #B:J7&@fn  
    直径：2mmx2mm 2qKo|'gL`  
    形状：圆形 <I'kJ{"  
    相位级次：16     !cT#G  
    w(n&(5FzB<  
    fHYEK~!C04  
    3.建模任务：入射光场 Z'<=06  
    ymXR#E  
    Fgxh?Wd9  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~|@aV:k  
    ;Avd$&::  
    • 波长：632.8nm sIdo(`8$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm r|cl6s!P  
    j2deb`GD  
    kx3H}od]  
     MX6*waQ-<  
    4.建模任务：期望输出光场 ukv _bw  
    No<2+E!  
    +[`N|x<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 01 6l$K4  
    , %mTKOs  
    • FWHM-直径：0.5mm lYT}Nc4"="  
    • 边缘宽度：50um vlIet$ k  
    • 效率：>95% 3SVI|A5(d  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %m!o#y(hD`  
    • 杂散光：<5% )<9g+^  
    |~hSK  
     zC!]bWsD  
    o1MI&}r  
    5.设计方案 1gts=g.  
    FIlw  
    UtG@0(6C  
    • 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）。 @)m[: n  
    • 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）。 D4G*K*z,w4  
    2{!'L'km  
    n99:2r_  
     lYv :  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ^i&/k  
     _A kc7"  
    zA9N<0[]o  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 AUcq\Ys  
    • 用户必须输入所需的信息 7xB#)o53  
    - 入射场 JM -Tp!C>  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7!hL(k[  
    - 系统参数 c)#b*k,lw<  
    - 制造条件 5H:NY|  
    X<K[` =I  
     +che Lc  
    _a8^AG  
    7.设计过程 TgJx%  
    Kl{2^ q>  
    `hM`bcS  
    ,f0cy\.?  
    MA.1t  
    9~ajEs  
    MG[?C2KA/  
    设计和优化过程由两步完成： 6.~HbN  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。  UB&ofO  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 bPC {4l  
     muT+H(Zp}  
    8.系统模拟 - 4'yp  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 VaJX,Q  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 i' %V}2  
    • 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。 f?#:@ zcL  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /$\yAOA'y  
    6S])IA&VJ  
     yx3M0Qo  
    j7<`^OG  
    9. 初始几何光学设计的结果 <d# 9d.<  
    ^TVy :5Ag  
    SEr\ u#  
    jkQv cU  
    Au#(guvm  
    感兴趣的优化函数 jbpnCUzi  
    • 效率满足（>95%） 8II-'%S6q  
    • 信噪比不满足（<30db） DG O_fR5L  
    • 杂散光不满足（>5% g}{Rk>k  
     ,(N&%  
    3T# zxu  
    8UwL%"?YB  
    :(} {uG  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]d_Id]Qa+  
           \! Os!s  
    j,/OzVm9  
    tQ5gmj  
     ^(V!vI*  
    vpv PRwJ  
    感兴趣的优化函数 <'v?WV_  
    • 效率满足（>95%） W!4GL>9m}A  
    • 信噪比满足（<30db） +I/7eIG?|  
    • 杂散光满足（<5%） *ls}r5k2Y  
    dZ9[wkn  
    11.总结 ([_ls8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 w?Nvm?_]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 *oY59Yf  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 2[[ pd&MJZ  
    • 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。 Z7JI4"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 f6PXcV  
     
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