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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。 U.7;:W}c  
    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。 2?3D` `  
    I]qml2  
    2．模拟任务 m'Jk!eo  
    Yjv[rH5v  
    }-3| v<d  
    DOE： %9z N U  
    相位型衍射  &!I^m  
    光束整形器 Evd>s  
    直径：2mmx2mm Da#|}m0>  
    形状：圆形 1}#(4tw)  
    相位级次：16     *9"L?S(X#  
    19)fN-0Z  
    l26DPtWi  
    3.建模任务：入射光场 DKV^c'  
    FA 1E`AdU  
    ,vBi)H  
    高斯准直激光光束的光束参数 9>qc1z  
    ;Qpp`  
    • 波长：632.8nm auOYi<<>W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm GO@pwq<  
    :Jp$_T&E  
    5#~ARk*?a  
     Wsb=SM7;  
    4.建模任务：期望输出光场 0 S3~IeJ  
    JTcK\t8  
    >G`=8Ku  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6d~[My  
    S>~QuCMY  
    • FWHM-直径：0.5mm ZyE2=w7n  
    • 边缘宽度：50um Fs q=u-= :  
    • 效率：>95% 8i!~w 7z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB L@*0wx`fU  
    • 杂散光：<5% yteJHaq  
    Hu$]V*rAG  
     9moenkL  
    Xrnxpp!#^D  
    5.设计方案 @;>TmLs  
    5MJ`B: He+  
    \A`pF'50  
    • 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）。 L]{ 1"`#  
    • 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）。 8" Z!: =A  
    }Sa2s&[<  
    lhm=(7Y  
     {Y{*(5YV  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 HjTK/x'_'L  
     Y$3H$F.+  
    <wwcPe}  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 RYMOLX84  
    • 用户必须输入所需的信息 9NwA5TP9_  
    - 入射场 q_Td!?2?  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >'#G$f  
    - 系统参数 {.9phW4Vr?  
    - 制造条件 |xaJv:96%  
    (;=:QjaoZ  
     kzCD>m  
    se](hu~w  
    7.设计过程 {t: ZMUV  
    \(_FGa4j  
    o"@y=n/  
    2BOe,giy  
    't=\YFQ*v  
    tBe)#-O  
    :<d\//5<9  
    设计和优化过程由两步完成： }9fH`C/m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 }fw;{&s{z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 nf!RB-orF  
     <Gzy*1 Q&  
    8.系统模拟 qPdNI1 |  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 0 1[LPN  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 'j=7'aX>K  
    • 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  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 07-S%L7Z  
    ;J pdnV  
     VAf~,T]Ww  
    +M%i3A  
    9. 初始几何光学设计的结果 -}k'a{sj=  
    D3yG@lIP3  
    #=R)s0j"  
    LH.. 8nfl  
    WlP#L`  
    感兴趣的优化函数 y'4H8M2?  
    • 效率满足（>95%） 0`/PEK{  
    • 信噪比不满足（<30db） MjC;)z  
    • 杂散光不满足（>5% cA ;'~[  
     POTW+Zq]  
    Xg.'<.!g0  
    K g&{ ?&  
    l5S (x Q  
    10. 后续IFTA优化后的结果 =9n$ at$l@  
           1QM*oj:  
    N)A?*s'v~  
    E!'H,#"P  
     [@[!esC  
    u4B,|_MK  
    感兴趣的优化函数 |jm|/{lc  
    • 效率满足（>95%） ,s0E]](  
    • 信噪比满足（<30db） dC@aQi6{6  
    • 杂散光满足（<5%） ]@1YgV  
    DR/qe0D  
    11.总结 1&c>v3 $2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 a_I!2w<I  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -yeQQ4b  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ~c[} %Ir>  
    • 制造约束例如高度级的离散数量或者矩形像素可以包含在优化中。 tA$,4B?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~6@zXHAS  
     
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