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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。 zgK;4 22$m  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 j?( c}!}  
    5KK{%6#f\  
    2．模拟任务 0"TgLd  
    ?k"0w)8  
    Ax f^hBP  
    DOE： R^w}o,/  
    相位型衍射 .U<F6I:<md  
    光束整形器 E evw*;$x  
    直径：2mmx2mm rrAqI$6  
    形状：圆形 rmoJ =.'  
    相位级次：16     {ZG:M}ieN  
    =m~ruZ/  
    6>s=Ci ZB  
    3.建模任务：入射光场 F%}7cm2  
    "i&fp:E0  
    NK~PcdGl  
    高斯准直激光光束的光束参数 {b2 aL7  
    /0 _zXQyV  
    • 波长：632.8nm ZlrhC= 0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 0F1u W>D1  
    ;t|,nz4kJ  
    5.dl>,  
     |<1M&\oaQ'  
    4.建模任务：期望输出光场 of=ql  
    B_cgWJ*4  
    [NL -!  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: bTiBmS  
    5\&]J7(  
    • FWHM-直径：0.5mm :b5XKv^  
    • 边缘宽度：50um A0OB$OK  
    • 效率：>95% 3 tF:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?&6Q%IUW1  
    • 杂散光：<5% &5d\~{;  
    TywK\hH  
     %{U"EZ]D!  
    QhsVIta  
    5.设计方案 J B(<.E 2  
    'aZAS Pn[  
    lQWBCJ8y  
    • 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）。 7/ t:YBR  
    • 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）。 8A!'I<S1  
    wh*:\_!0\  
    ;5N41_hG  
     H~eGgm;p  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器  jC4O`  
     #hy+ L  
    nSHNis  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %W&1`^Jl  
    • 用户必须输入所需的信息 AJdp6@O +  
    - 入射场 me:iQ.g  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） V,vc_d?,_o  
    - 系统参数 SwX@I6huM  
    - 制造条件 :xtT)w  
    >e/ r2U  
     KJX>DL 9\  
    K'V 2FTJI  
    7.设计过程 9*DEv0}a^  
    G1/Gq.<  
    y] y9'5_  
    bJPJ.+G7  
    T6X}Ws"  
    ']h IfOD"r  
    ;t!9]1  
    设计和优化过程由两步完成： !vVT]k[N  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 u-:MVEm  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ly=a>}F_  
     #"<?_fao~  
    8.系统模拟 MO TE/JG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 C bQ4Y  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 UBIIo'u  
    • 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。 gs>A=A(VYf  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 nd.hHQ  
    N8QH*FX/F1  
     MnS+nH!d  
    xh r[ A  
    9. 初始几何光学设计的结果 }jiK3?e  
    j_V/GnEQ  
    YD9!=a$  
    K[]K53Nk  
    }^ ,q#'  
    感兴趣的优化函数 5NFRPGYX  
    • 效率满足（>95%） WL:0R>0  
    • 信噪比不满足（<30db） -yl;3K]l  
    • 杂散光不满足（>5% #D0 ~{H  
     -;/ Y  
    V:>`*tlh  
    f"P$f8$  
    "k, K~@}  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #N9d$[R*  
           rs_h}+6"s  
    1$(  
    ="2/\*.SL  
     !-,Ww[G>  
    }*Zo6{B-  
    感兴趣的优化函数 .1{l[[= W  
    • 效率满足（>95%） vpV$$=Qwp  
    • 信噪比满足（<30db） Cm410=b  
    • 杂散光满足（<5%） C`EY5"N r  
    N iISJWk6'  
    11.总结 $Elkhe]O %  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Q i^;1&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 `I#`:hj  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ( OXY^iq  
    • 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。 ;W6-i2?  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 |*fNH(8&H  
     
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