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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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    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。 /rSH"$  
    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。 t|m=J`a{q;  
    }%D^8>S  
    2．模拟任务 "--t e  
    +Jr|z\  
    P (S>=,Y&  
    DOE： 'fPdpnJ<  
    相位型衍射 qoAj] ")  
    光束整形器 '}Ri`  
    直径：2mmx2mm n[(Qr9  
    形状：圆形 )XWP\ h  
    相位级次：16     H<1WbM:w  
    j!3 Gz  
    SB)5@ nmS  
    3.建模任务：入射光场 |<O9Sb_  
    2YDM9`5xs\  
    dXnl'pFS  
    高斯准直激光光束的光束参数 uw2hMt (N  
    ;D$)P7k6  
    • 波长：632.8nm 3N_"rNKD  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @/ k@WhFZ  
    QD%L0;j  
    ~}<DG1!  
     p ]d] QMu  
    4.建模任务：期望输出光场 'e6WDC1Am(  
    +a*tO@HG  
    E4hLtc^ +  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: {GJ@psG*  
    l<N}!lG|  
    • FWHM-直径：0.5mm RZ+`T+zL  
    • 边缘宽度：50um [}&Sxgv  
    • 效率：>95% xNbPsoK  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A,4fEmWM  
    • 杂散光：<5% ~s5SZK*  
    [p<w._b i  
     :>=\.\  
    YY!Rz[/  
    5.设计方案 ,TFIG^Dvq  
    y:6; LZ9[  
    KGg3 !jY  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 J_;o|gqX  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Dtj&W<NXo  
    !50[z:  
    #_u~/jhX  
     Y0X-Zqk'  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 r9dyA5oD  
     rOVVL%@QqJ  
    Bi{$@n&?f  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ukUGvK  
    • 用户必须输入所需的信息 q|),`.eh\  
    - 入射场 )+6MK(<"  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） F|!){=   
    - 系统参数 LEtG|3Dx  
    - 制造条件 '  <=+;q  
    ?F3h)(}  
     #Q /Arq  
    xKho1Z  
    7.设计过程 7"C$pm6  
    gdQvp=v]  
    j?+X\PtQ  
    mrjswF27$o  
    %ALwz[~]  
    RVQh2'w  
    r! MWbFw|X  
    设计和优化过程由两步完成： >=-(UA  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J7g8D{4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 sL$:"=  
     KGFv"u{  
    8.系统模拟 @ rc{SB  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 \vO,E e~#W  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 &:`U&06q  
    • 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。 k1D@fiz  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 v p/yG   
    K>@+m  
     av|g}xnj  
    3zcU%*  
    9. 初始几何光学设计的结果 XSyHk"g`  
    +O?KNZ  
    ]&Rx@&e*  
    ys kO  
    V: TM]  
    感兴趣的优化函数 |3KLk?2  
    • 效率满足（>95%） I<6P;  
    • 信噪比不满足（<30db） "[ZB+-|[0  
    • 杂散光不满足（>5% pz.JWCU1  
     ~XmLX)vO/  
    _dhgAx-H)h  
    QvKh,rBFVG  
    1^}[&ar  
    10. 后续IFTA优化后的结果 v : OR   
           .E8_Oz  
    oV|4V:G q  
    I!Z_ [M  
     wMg0>  
    '|8} z4/g  
    感兴趣的优化函数 Eu@huN*/  
    • 效率满足（>95%） |#cm`v  
    • 信噪比满足（<30db） DrY:9[LP  
    • 杂散光满足（<5%） 2Tp1n8FV  
    HOJs[mqB%  
    11.总结 /n{omx  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 EWkLXU6t  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _8F`cuyW  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ]\hSI){  
    • 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。 [`"ZjkR_J  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0vD7v  
     
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