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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。 o/uA_19  
    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。 o' U::  
    vb 2mY  
    2．模拟任务 C(( 7  
    ROZOX$XM  
    8*O]  
    DOE： 2u0C ~s  
    相位型衍射 5$C4Ui{<E'  
    光束整形器 CF|c4oY82  
    直径：2mmx2mm fI:j@Wug  
    形状：圆形 *aKT&5Ch-  
    相位级次：16     E .2b@  
    laVqI|0q  
    !?t#QD o  
    3.建模任务：入射光场 bDh,r!I  
    e C\;n  
    f=0U&~  
    高斯准直激光光束的光束参数 >s3H_X3F  
    G&i<&.i  
    • 波长：632.8nm \4;}S&`k  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm )TNAgTmqK  
    rkw^RW^  
    6.X| . N  
     9d7`R'  
    4.建模任务：期望输出光场 ]Puu: IG  
    ,Jqi J?,4C  
    _M.7%k/U8  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: KMFvi_8  
    tqdw y.  
    • FWHM-直径：0.5mm )n8(U%q$  
    • 边缘宽度：50um }u"iA^'Ot  
    • 效率：>95% FjUf|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB MfzSoxCb  
    • 杂散光：<5% /yRP>CX~  
    83rtQ ;L  
     E+>$@STv#  
    K5; /  
    5.设计方案 ~zEBJgeyh  
    QFn .<@  
    .c#G0t<i[  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 XE/K|o^Hp  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 DEmU},<S  
    {*EA5;  
    ZbS* zKEW  
     `tmd'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Yv="oG!xL  
     @EPO\\C"f  
    TF_~)f(`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Qfx:}zk{  
    • 用户必须输入所需的信息 xx^7  
    - 入射场 J|vriI;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lJe=z  
    - 系统参数 ==$>M d  
    - 制造条件 0taopDi ;d  
    pq<302uBQ  
     ~Q  q0  
    +mc0:e{WF  
    7.设计过程 (`z`ni  
    lIs<&-0  
    $:v!*0/  
    7 (}gs?&w  
    4d\1W?i-  
    3zV{cm0  
    *|Cmm>z"7  
    设计和优化过程由两步完成： d(LX;sq?  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Wnp\yx`  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Gag=GHG  
     G}MJWf Hl  
    8.系统模拟 5.1 c#rL  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。  3+[R !  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Rh%c<</`0s  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 "oZ$/ap\  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 gO{XD.s  
    5e> <i  
     U_1syaY!  
    .?C-J  
    9. 初始几何光学设计的结果 *)+K+J  
    1 uKWvp0\  
    v61'fQ1Qg!  
    j?5s/  
    6jdNQC$#B  
    感兴趣的优化函数 BQWe8D  
    • 效率满足（>95%） ]!v:xjzT  
    • 信噪比不满足（<30db）  4[\[Ho  
    • 杂散光不满足（>5% @wzzI 7}C  
     OPYl#3I  
    =wd=TX/  
    @zz4,,]  
    v6Vd V.BI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 85QVj] nr  
           UK{6Rh ;  
    dZS v=UY)  
    R~=_,JUW  
     =TTk5(m  
    38I.1p9  
    感兴趣的优化函数 SHc<`M'+  
    • 效率满足（>95%） Qxw?D4/Y  
    • 信噪比满足（<30db） Q Pel n)  
    • 杂散光满足（<5%） &mG1V  
    {$dq7m(  
    11.总结 Kbdjd p  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 tC4:cX  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~M>EB6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 V l,V  
    • 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。 sYt\3/yL'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QT!!KTf  
     
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