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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。 Y'1V(5/&  
    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。 oW6<7>1M7  
     _Qc\v0%  
    2．模拟任务 [zEP|  
    8-YrmP2k  
    v"~I( kf$  
    DOE： W=]",<  
    相位型衍射 7g+]  
    光束整形器 Ct+%  
    直径：2mmx2mm Qe.kN dT+_  
    形状：圆形 IQ~7vk()  
    相位级次：16     l}c2l'  
    a@ }r[0O  
    ;NeEgqW "  
    3.建模任务：入射光场 'fFdqsXr  
    |/s2AzDD  
    ZY$@_DOB}  
    高斯准直激光光束的光束参数 ~la04wR28  
    \ZZy`/~z*7  
    • 波长：632.8nm ^VPl>jTg  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :9#{p^:o  
    gi@ji-10  
    m-92G8'  
     1R9? [RE  
    4.建模任务：期望输出光场 _O9H. _E  
    eH/\7)z  
    ?u!AHSr(  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: z}&C(m:al  
    9yw/-nA  
    • FWHM-直径：0.5mm h ]$?~YE  
    • 边缘宽度：50um })vr*[  
    • 效率：>95% D-:<]D:  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %ab)Gs  
    • 杂散光：<5% _5 tqO5'  
    [iy;}5XK  
     Ab<Ok\e5  
    Jd"s~n<>K  
    5.设计方案 q'@Ei4  
    wD^do  
    X`QW(rq  
    • 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）。 ! H=k7s  
    • 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）。 >1I2R/'  
    HKN"$(Q  
    e`M]ZG rr  
     UZXcKl>u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 kS#DKo  
     RTBBb:eX  
    B00wcYM<1r  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 _D,f 4.R  
    • 用户必须输入所需的信息 pQ(eF0KG  
    - 入射场 7P^{*!  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） @EOR] ^?!]  
    - 系统参数 Q1\k`J  
    - 制造条件 G,|]a#w&v.  
    ^H6d; n  
      >fA@tUQB  
    vcJb\LW  
    7.设计过程 BRXb<M^;_  
    'L|GClc6)  
    giPo;z\c  
    L[Yp\[#-q  
    @))}\:  
    ])j|<W/  
    Fxth> O`$  
    设计和优化过程由两步完成： &}6ES{Nr8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 VFmg"^k5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '}pgUh_  
     0"qim0%|DF  
    8.系统模拟 0Q- Mxcj  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 UQ.D!q  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 m9<%v0r  
    • 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。 }8F$& AFt  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 @f5@0A\0  
    M?~<w)L}  
     K l0tyeT  
    E?gu(\an@  
    9. 初始几何光学设计的结果 l^UJes!  
    1'v!9  
    ZG/8Ds  
    [X">vaa  
    q]i(CaKh  
    感兴趣的优化函数 <V:<x  
    • 效率满足（>95%） ;?L!1wklA  
    • 信噪比不满足（<30db） "H="Ip!s  
    • 杂散光不满足（>5% |;.Pj 3)-  
     k Kp6  
    &<w[4z\  
    !(]dz~sM  
    ',H$zA?i  
    10. 后续IFTA优化后的结果 29iIG 'N  
           YD='M.n\  
    Y=:KM~2hv  
    TI[UX16Tz1  
     # NN"(I  
    xjK_zO*dLq  
    感兴趣的优化函数 si^4<$Nr%j  
    • 效率满足（>95%） gVnws E  
    • 信噪比满足（<30db） 1] %W\RHxo  
    • 杂散光满足（<5%） ?bt`fzX{l  
    q M_/  
    11.总结 'Uko^R)(  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 O@r.>  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 XYb^C s;  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 'ybth  
    • 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。 Ev+HWx~Y  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 'wz\tT^  
     
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