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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。 @w|~:>/g  
    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。 b8`O7@ar  
    thq(tK7  
    2．模拟任务 .UJDn^@  
    ~w!<J-z)  
    2 K` hH  
    DOE： A>'o5+  
    相位型衍射 ixU1v~T  
    光束整形器 jN B-FVaT  
    直径：2mmx2mm ]p$fEW g  
    形状：圆形 q|Ga   
    相位级次：16     7W 4[1  
    KWd]?e)  
    XfY]qQP  
    3.建模任务：入射光场 W}T$Z  
    #&$4tTl  
    *VL-b8'A<  
    高斯准直激光光束的光束参数 b ~F8 5U2  
    -o=qYkyLK  
    • 波长：632.8nm :@n e29,}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm =NlAGzv!w  
    X\flx~  
    2.2 s>?\  
     %40|7 O  
    4.建模任务：期望输出光场 eLl ;M4d  
    U?.VY@  
    1tfm\/V}ho  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: i5:fn@&  
    =G*<WcR  
    • FWHM-直径：0.5mm WJ/&Ag1  
    • 边缘宽度：50um ZfIQ Fh>  
    • 效率：>95% X4 xnr^  
    • 信噪比（SNR）：>30dB E?%rmdyhL!  
    • 杂散光：<5% edbzg #wy  
    a N_M  
     .,feRK>3  
    Uv.{=H:  
    5.设计方案 S{&;  
    X $J  
    $,bLb5}Qu  
    • 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）。 ~|+   
    • 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）。 lKwIlp  
    _>*TPlB  
    UKn>.,  
     (AV j_Cw  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 VYik#n>|Gp  
     dTS 7l02  
    $FS j^v]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 I+ydVj(Op  
    • 用户必须输入所需的信息 $Z$BF  
    - 入射场 <Y<%=`  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） PC=b.H8P+W  
    - 系统参数 KN_3]-+B  
    - 制造条件 {ge^&l  
    uBH4E;[f  
     05$CIS>!  
    yP6^& 'I+  
    7.设计过程 CO-9-sQx  
    #8rLB(  
    qgDd^0  
    _KLKa/3  
    J?LetyDNr]  
    p~BEz?e  
    c7,p5[  
    设计和优化过程由两步完成： M;-PrJdyt  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Wi)Y9frE  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <V>]-bl/  
     sA#}0>`3S  
    8.系统模拟 <0T|RhbY   
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 =g UOHH  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;y/&p d+  
    • 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。 2V:`':  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #;z;8q  
    $mgW|TBXCQ  
     ^|hlY ]Ev  
    58V`I5_  
    9. 初始几何光学设计的结果 4hz T4!15  
    "A6m-xE~  
    +Hgil  
    +DU^"q=  
    o#fr5>h-w  
    感兴趣的优化函数 ~}pc&jz>q  
    • 效率满足（>95%） ";yey]  
    • 信噪比不满足（<30db） ose(#n40  
    • 杂散光不满足（>5% qILb>#  
     T\?$7$/V  
    < KG q  
    +saXN6  
    N?`V;`[  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1-0tG+  
           JlR$"GU  
    hK+6S3-E z  
    70Jx[3vr  
     :e /*5ix  
    fG9 ;7KG  
    感兴趣的优化函数 4PjC[A*  
    • 效率满足（>95%） i' V("  
    • 信噪比满足（<30db） E@,m +  
    • 杂散光满足（<5%） 2[j(C  
    J/LsL k  
    11.总结 GXC,p(vbE  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4Hy/K^Ci  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <yl%q*gls  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Rjp7H  
    • 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。 =' uePM")  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 f7YBhF  
     
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