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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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    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"?Y+j  
    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。 {.De4]ANh  
    {2+L @  
    2．模拟任务 PC[c/CoD  
    +\|Iu;w  
    wQiX<)O  
    DOE： w7FW^6Zl  
    相位型衍射 rN%F) q#  
    光束整形器 rDQ!zlg>l  
    直径：2mmx2mm CWNx4)ZGw  
    形状：圆形 K)-m*#H&uw  
    相位级次：16     sz)oZPu|  
    * =wYuJ#  
    9(L)&S{4K  
    3.建模任务：入射光场 ;+tpvnV;]  
    ^.hoLwp.  
    X*,%&6O*  
    高斯准直激光光束的光束参数 :LQ5 u[g$\  
    .'rW.'Ft  
    • 波长：632.8nm Tzn tO9P+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm H.W E6  
    .%^]9/4  
    K"0PTWt  
     a?6a b+7#  
    4.建模任务：期望输出光场 [ e8x&{L-_  
    \igmv]G%  
    GG0R}',0  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: VB?O hk]<  
    Cxcr/9  
    • FWHM-直径：0.5mm KMV=%o  
    • 边缘宽度：50um +Ag!?T  
    • 效率：>95% Xu>r~^w=S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB q~5 9F@  
    • 杂散光：<5% PmR~c,  
    Da v PYg  
     cI=r+ OGk*  
    >(<ytnt=  
    5.设计方案 6}(J6T46M[  
    581e+iC~<H  
    UTSL  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 dTL5-@  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 rC7``#5  
    `D":Q=:  
    Mze;k3  
     [tH-D$V  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5hbJOo0BZ  
     " beQZG  
    !bD@aVf?5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 d @*GUmJ  
    • 用户必须输入所需的信息 g1UGd  
    - 入射场 iajX~kv  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xy<`#  
    - 系统参数 r&2~~_d3y  
    - 制造条件 -\y-qHgb/  
    R@*O!bD  
     Qf| U0  
    =L5GhA~  
    7.设计过程 k`{@pt.  
    2TES>}  
    F*Z=<]<+  
    Cv*x2KF G  
    ;),BW g  
    t'~/$=9}  
    -3&G"hfK  
    设计和优化过程由两步完成： {0@& OO:w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 HJC(\\~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \NG C$p n  
     ?|1Mv1C?  
    8.系统模拟 teW6;O_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z**hD2R!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 S/`%Q2za4  
    • 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。 +'G0{;b  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ox#Q2W@Uy  
    /R LI,.%  
     |T4kqW{  
    tj*y)28-  
    9. 初始几何光学设计的结果 v`c$!L5  
    &(a(W22O  
    TS"D]Txs  
    ;D.h 65rr  
    %Td )0Lqp  
    感兴趣的优化函数 4<X!<]3]  
    • 效率满足（>95%） `Ci4YDaz;k  
    • 信噪比不满足（<30db） 6QNs\Ucb+  
    • 杂散光不满足（>5% >|o_wO  
     !>(RK"KWq]  
    &W6^6=E{g  
    5y} v{Ijt  
    oW$s xS  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >az;!7~cD  
           @cq`:_.[  
    9]>iSG^H  
    .la&P,j_L  
     o+?r I p  
    + zkm(  
    感兴趣的优化函数 qUo-Dq>  
    • 效率满足（>95%） w# * 1/N  
    • 信噪比满足（<30db） FZH\Q~IUV  
    • 杂散光满足（<5%） .5Q:Xp  
    ]feyJLF  
    11.总结 6e25V4e?I  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 >J=<bhR  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 '+*-s7o{  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "Jy~PcJZ1  
    • 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。 x3e]d$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 p8+/\Ee]B  
     
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