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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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    光券
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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。 -WR}m6yMr  
    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。 1 p\Ak  
    hw,^G5m  
    2．模拟任务 +uQB rG  
    6 DP[g8  
    3 ]}'TA`v  
    DOE： :EHQ .^  
    相位型衍射 l8wF0|  
    光束整形器 w=J4zkWk  
    直径：2mmx2mm 2w1tK  
    形状：圆形 [%8@D C'  
    相位级次：16     I6dm@{/:>  
    it}-^3A M  
    `BT*,6a  
    3.建模任务：入射光场 aWvd`qA9r  
    |-kEGLH[*V  
    kV)' a  
    高斯准直激光光束的光束参数 n(&*kfk  
    4;<DJ.XlN=  
    • 波长：632.8nm ])$S\fFm  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm XVUf,N,  
    S<oQ}+4[~  
    D Vw Cx^  
     \C/z%Hf7-  
    4.建模任务：期望输出光场 YFx=b!/ s  
    njMLyT($  
    5u,sx664  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YvTA+yL  
    { /<4'B  
    • FWHM-直径：0.5mm S}gD,7@  
    • 边缘宽度：50um <o@)SD~K  
    • 效率：>95% X <xqT  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *Mi6  
    • 杂散光：<5% |R~;&x:  
    37>MJ  
     iQqbzOY  
    r<(kLpOH%  
    5.设计方案 N1? iiv  
    q3\!$IM.  
    "k>bUe|RG  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 V_]-`?S  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 {HuLuP 0t  
    hEcYpng~  
    % +8  
     # U`&jBU  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Gg+YfY_  
     `Kp}s<  
    @Z2/9K%1'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Fe4esg-B<  
    • 用户必须输入所需的信息 <4NQL*|>  
    - 入射场 b-b;7a\N  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） w:R]!e_6\9  
    - 系统参数 h.LSMU (O  
    - 制造条件 YPQCOG  
    s=jO; K$  
     m?vAyi  
    P rt#L8  
    7.设计过程 fiqj;GW  
    },3R%?8 9%  
    SD I,M  
    "GBUQ}  
    |ZuDX87  
    /2'c>  
    qq>44k\|)  
    设计和优化过程由两步完成： 2^ kn5  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 XAlD ww  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 k`Y,KuBpM  
     G[B*TM6$  
    8.系统模拟 iy9VruT<x  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 OAyE/Q|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2c*2\93>  
    • 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。 ~pwY6Q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 D2-O7e  
    /^WE@r[:  
     {B v`i8e  
    p!V) 55J*  
    9. 初始几何光学设计的结果 vKV{ $|  
    '4Y*-!9  
    'jwTGT5x  
    )S"o{N3B  
    \!6t  
    感兴趣的优化函数 c{ZqQtfM  
    • 效率满足（>95%） f Y2l.H\f  
    • 信噪比不满足（<30db） :'TX"E!  
    • 杂散光不满足（>5% fjG/dhr  
     lHRK'? Q  
    _2xuzmz0  
    2}1!WIin  
    4O9tx_<JG  
    10. 后续IFTA优化后的结果 RH1U_gp4 ]  
           @V*au:  
    sV;qpDXX  
    !vi4* @:  
      &s_}u%iC  
    ~n)]dFy  
    感兴趣的优化函数 !WDn7j'A  
    • 效率满足（>95%） VdYOm  
    • 信噪比满足（<30db） +._f.BRmX.  
    • 杂散光满足（<5%） J78Qj[v  
    S:DcfR=a  
    11.总结 aj+zmk~-  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 i,^>uf  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 6YB-}>?  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 C5d/)aC  
    • 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。 Cf.WO%?P  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 XP3QBq  
     
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