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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。 ]?3-;D.eG  
    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。 $(=0J*ND"  
    Wn kIi,<  
    2．模拟任务 dtDT^~  
    u4QBD5T"  
    =(cfo_B@K  
    DOE： ZK p9k6  
    相位型衍射 f(Uo?_as  
    光束整形器 $FM: 8^  
    直径：2mmx2mm ZtofDp5B  
    形状：圆形 x3L0;:Fx8P  
    相位级次：16     JMVh\($,x  
    ]r\d 5  
    oT}-i [=}  
    3.建模任务：入射光场 *MM8\p_PuT  
    WLkfo6Nw  
    PC55A1(T  
    高斯准直激光光束的光束参数 C=zc6C,  
    cf{rK`Ff^  
    • 波长：632.8nm 1 LUvs~Qu  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm N*NGC!p`N  
    ! a!^'2  
    L+N;mI8  
     g3Z"ri~!G  
    4.建模任务：期望输出光场 ,E3Ze*(U  
    U6K!FOND  
    /4wPMAlb  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: E~K5n2CI  
    }h=}!R'm   
    • FWHM-直径：0.5mm t}x^*I$*  
    • 边缘宽度：50um l`(pV ;{W  
    • 效率：>95% >uy(N  
    • 信噪比（SNR）：>30dB >'g>CD!  
    • 杂散光：<5% R^+,D  
    %RD%AliO}K  
     ^w6~?'}  
    <F6LC_  
    5.设计方案 -*AUCns#  
    {O"N2W  
    MNWuw;:v  
    • 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）。 <4,LTB]9-  
    • 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）。 O&@pi-=o  
    < s1  
    f*E#E=j  
     8;GuJP\  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 wG}Rh,  
     ]3&BLq  
    8h'*[-]70u  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .z}*!   
    • 用户必须输入所需的信息 SsfHp  
    - 入射场 )7;E,m<:tO  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） m>&:)K}m  
    - 系统参数 Gq0Q}[53  
    - 制造条件 F$nc9x[S  
    2Mw^EjR  
     kDWMget$  
    RElIWqgY  
    7.设计过程 p|RFpn2ygF  
    *9)yN[w  
    >NMq^J'/  
    |@Sj:^cJD  
    9D,/SZ-v  
    } 3JOC!;;  
    E9~}%&  
    设计和优化过程由两步完成： r"bV{v  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 MR}h}JEx0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 %pBc]n@_  
     #CTeZ/g  
    8.系统模拟 r9y(j z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 V8-*dE  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 u)9YRMl  
    • 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。 =.\PG [  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C|-QU  
    xjH({(/B>a  
     :O/QgGZN$  
    H}PZJf_E  
    9. 初始几何光学设计的结果 N"-U)d-.  
    qj:\ )#I  
    {jOV8SVL  
    =BroH\  
    kJk6lPSqi7  
    感兴趣的优化函数 Mi:i1i cdn  
    • 效率满足（>95%） 4o ,G[Cf_  
    • 信噪比不满足（<30db） x't@Mc  
    • 杂散光不满足（>5% f`bRg8v  
     &\L\n}i-  
    M&J$9X  
    'j 'G4P_G  
    a2SXg A  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ':#DROe!  
           ='Fh^]*5  
    ++Fv )KY@  
    kj/v$m  
     =cWg 39$(I  
    h42dk(B  
    感兴趣的优化函数 n# "N"6s  
    • 效率满足（>95%） fX{Xw0  
    • 信噪比满足（<30db） vu|-}v?:  
    • 杂散光满足（<5%） xFp?+a  
    W,bu=2K6  
    11.总结 TxvvCV^  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 o@uZU4MM  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 X1 FKcWv  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 bA02)?L  
    • 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。 ;&`6b:ug  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^7iP!-w/  
     
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