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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。 h{Y",7] !  
    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。 .Mbz3;i0  
    tw;}jh  
    2．模拟任务 *@5@,=d  
    =bOW~0Z1  
    dd;~K&_Q/i  
    DOE： fC`&g~yK'  
    相位型衍射 4x34u}l  
    光束整形器 4s- !7  
    直径：2mmx2mm e6*8K@LHB  
    形状：圆形 dPlV>IM$z  
    相位级次：16     @JMiO^  
    .#gzP2 [q  
    jcOcWB|  
    3.建模任务：入射光场 79gT+~z   
    /v{I  
    pBHRa?Y5  
    高斯准直激光光束的光束参数 01]f2.5  
    Et$2Y-L.  
    • 波长：632.8nm 6P3*Z  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm -@'FW*b  
    ^#pEPVkY  
    y[;>#j$  
     Q ,g\  
    4.建模任务：期望输出光场 h p1Bi  
    (PL UFT  
    aE8VZ8tvq  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: wk^B"+Uhy  
    #a#F,ZT  
    • FWHM-直径：0.5mm w )f#V s  
    • 边缘宽度：50um Jy)/%p~  
    • 效率：>95% sJZ iI}Xc  
    • 信噪比（SNR）：>30dB i-1op> Y  
    • 杂散光：<5% MgZ/(X E  
    L(-4w+  
     - ).C  
    _a, s )  
    5.设计方案 cAw/I@jG  
    yi[x}ffdE  
    #!=tDc &  
    • 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）。 97Vtn4N3  
    • 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）。  mh%VrA q  
    6tZI["\   
    &=[WIG+rk  
     *. t^MP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~%oR[B7=|  
     k$VlfQ'+  
    =pNY eR_[  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 kh<2BOV  
    • 用户必须输入所需的信息 I%):1\)  
    - 入射场 Ry&6p>-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  " bG2:  
    - 系统参数 8ag!K*\ V<  
    - 制造条件 6Wn1{v0  
    +@UV?"d  
     k6^Z~5 Sy  
    }p V:M{Nu&  
    7.设计过程 hH.G#-JO  
    x`s>*^  
    'u658Tj  
    [g,}gyeS(  
    \8tsDG(1 '  
    cQ|NJ_F{1  
    !D6]JPX  
    设计和优化过程由两步完成： lZ0 =;I  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $G>.\t  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4i bc  
     [ ~,AfY  
    8.系统模拟 <@}9Bid!o  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 bt *k.=p  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 N`i/mP  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 nN;u,}e  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 =N@t'fOr  
    ~[: 2I  
     yZ:qU({KhD  
    =Qq+4F)MD  
    9. 初始几何光学设计的结果 Ac6=(B  
    :Tc^y%b0  
    :&Nbw  
    9uY'E'm*  
    58K5ZZG  
    感兴趣的优化函数 E^PB)D(.  
    • 效率满足（>95%） J,G lIv.A  
    • 信噪比不满足（<30db） 6zkaOA46V  
    • 杂散光不满足（>5% }G=M2V<L  
     kza5ab  
    <i[HbgUlO.  
    )"LJ hLg  
    l:%GH  
    10. 后续IFTA优化后的结果 N [@?gFtT  
           PFR:>^wK2  
    neh(<>  
    ;4a{$Lw~^9  
     mmsPLv6  
    l2d{ 73h  
    感兴趣的优化函数 AGno6g  
    • 效率满足（>95%） f::Dx1VcX  
    • 信噪比满足（<30db） ,Q,^3*HX9}  
    • 杂散光满足（<5%） BY*Q_Et  
    !W0v >p  
    11.总结 Al'3?  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 zX~MC?,W1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S'14hk<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 X 8|EHb<  
    • 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。 v:p}B$  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 E9}C  #  
     
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