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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。 \G!TC{6  
    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。 78iu<L+If  
    iEtnwSt  
    2．模拟任务 EEU)eltI  
    (}E ] g  
    w=]bj0<A=  
    DOE： 4l7FV<g  
    相位型衍射 k4:e0Wd  
    光束整形器 W[dK{?RB  
    直径：2mmx2mm TT'sO[N[  
    形状：圆形 &<s[(w!%%  
    相位级次：16     )_|;h2I  
    O e-FI+7  
     &Ow[  
    3.建模任务：入射光场 u; c)T t  
    W!R}eLf@  
    J`&*r;""V  
    高斯准直激光光束的光束参数 e~NEyS~3  
    O,&nCxB]  
    • 波长：632.8nm 2=&4@c|cn  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm wNHvYu lI  
    :U,n[.$5'  
    aCq ) hR  
     wRa$b  
    4.建模任务：期望输出光场 rW.o_z03^  
    yBd#*3K1  
    N3_rqRd^  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *gq~~(jH  
    WSt&?+Y  
    • FWHM-直径：0.5mm V<ZohB?y  
    • 边缘宽度：50um q&j4PR{  
    • 效率：>95% Qh4<HQ<9  
    • 信噪比（SNR）：>30dB , ;'y <GA  
    • 杂散光：<5% Znv3h  
    )2Ru} -H  
     $P9'"a)Lm  
    5#DtaVz  
    5.设计方案 QoGvjf3z  
    s/;iZiWK  
    X9J&OQ  
    • 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）。 +@U}gk;#c  
    • 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）。 B4hT(;k  
    ^ #6Ei9di  
    [>rX/a%c  
     hSg4A=y  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7j9X<8 *  
     aBBTcN%'  
    Rxg ^vM*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 nB; yS<  
    • 用户必须输入所需的信息 :o)4Y  
    - 入射场 8&g`Uy/b  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） \Ax[/J2aO  
    - 系统参数 }m`+E+T4  
    - 制造条件 WOv m%sX  
    B 66-l!xa  
     9kpCn.rJ  
    #RJFJb/  
    7.设计过程 4Jf6uhaE  
    4 Qo(Wl  
    w7(jSPB  
    L.cGt"{  
    >ZE8EL  
    "@!B"'xg  
    9d\B*OU  
    设计和优化过程由两步完成： .4t-5,7s%  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 i^i^g5l!  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m(B,a,g<  
     @T }p.  
    8.系统模拟 f vAF0 a  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _o'3v=5T  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %[ Z[  
    • 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。 l2AAEB_C.  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 b?=>)':f  
    g9rsw7  
     /]_a\x5Ss  
    J Uf{;nt  
    9. 初始几何光学设计的结果 gz,x6mnQ  
    ug|'}\LY  
    Zi!6dl ev  
    $bGe1\  
    B!;qz[]I  
    感兴趣的优化函数 6v]y\+  
    • 效率满足（>95%） JfrPK/Vn  
    • 信噪比不满足（<30db） uB`H9  
    • 杂散光不满足（>5% K|OowM4tv  
     viLK\>>  
    cNd;qO0$  
    K F:W:8  
    ^2|G0d@.:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 pejG%pJ  
           .5t|FJ]`$  
    "1-|ahW  
    ';CL;A;  
     K4H U 9!  
    HxH.=M8S_  
    感兴趣的优化函数 9rCvnP=  
    • 效率满足（>95%） #?V7kds]  
    • 信噪比满足（<30db） ]Uy cT3A  
    • 杂散光满足（<5%） -f4>4@y  
    +FYQ7UE  
    11.总结 g4`)n`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 T VuDK  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Q)H1\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Uc?4!{$X  
    • 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。 |, Lp1  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 nVK`H@5fw  
     
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