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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。 F L=,YP  
    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。 q_t4OrLr=  
    uf'4'  
    2．模拟任务 1*Ar{:+ua  
    0KvVw rWJ  
    ]Pc^#=(R0  
    DOE： k\7:{y@,  
    相位型衍射 jbte *Ae  
    光束整形器 jbmTmh1q  
    直径：2mmx2mm e/s(ojDW  
    形状：圆形 Ph,- sR  
    相位级次：16     #A<P6zJXR  
    ~<9{#uM  
    K@:m/Z}|4  
    3.建模任务：入射光场 <J{'o`{  
    .$rC0<G[K  
    ?mYYt]R  
    高斯准直激光光束的光束参数 .v\\Tq&"|  
    GWP dv  
    • 波长：632.8nm }!d;(/)rb  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm xWX*tJ4  
    [QczlwmO  
    ,/,9j{|"j  
     mpay^.(%  
    4.建模任务：期望输出光场 9#/(N#>  
    rrBAQY|.  
    zO=%J)-=  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: !Pj/7JC0  
    A74920X`W  
    • FWHM-直径：0.5mm Oejq@iM"(  
    • 边缘宽度：50um $u9]yiY.{  
    • 效率：>95% z2yJ#  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 0$vj!-Mb^j  
    • 杂散光：<5% 0pgY1i7  
    JXU2CyMY  
     #D%ygh=  
    KeBQH8A1N  
    5.设计方案 x"4%(xBu  
    5#JJ?  
    y 'M#z_.z  
    • 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）。 >cR)?P/o  
    • 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）。 ,?-\ x6  
    |M~ON=  
    2#5,MP~r  
     IB5BO7J  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9.+/~$Ht  
     %{5n1w  
    I9y.e++/  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 H7g< p"  
    • 用户必须输入所需的信息 F?4(5 K  
    - 入射场 Ob<W/-%5tH  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） "^CXY3v  
    - 系统参数 mZvG|P$}  
    - 制造条件 UWXm?v2j  
    @,H9zrjVFZ  
     *OTS'W~t  
    JBX[bx52<r  
    7.设计过程 &Ral+J  
    ((3}LQ  
    )NW6?Pu"  
    "HIXm  
    pa]"iZz  
    L/r@ S'  
    }At{'8*n  
    设计和优化过程由两步完成： +|RB0}hFS-  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /!&R9!6 :  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !]?$f=  
     ": ;@Hnb/  
    8.系统模拟 HK=[U9 o?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A}VYb:u/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 hkL5HzWn  
    • 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。 $ 17 su')  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 pw020}`  
    uQ Co6"e  
     |;vi*u  
    O/Y)&VG7  
    9. 初始几何光学设计的结果 l}g;'9ZB  
    v90T{1+M|4  
    }=}>9DS M  
    m~l F`?  
    pxINw>\Qv  
    感兴趣的优化函数 \x\ 5D^Vc  
    • 效率满足（>95%） ?w&SW{ I  
    • 信噪比不满足（<30db） 6tjcAsV  
    • 杂散光不满足（>5% $.mQ7XDA9  
     ' P"g\;Ij  
    83ipf"]*  
    e]>ori 8  
    rXi uwz\  
    10. 后续IFTA优化后的结果 (Ye>Cp+]  
           g[z.*y/  
    n-;y*kD  
    v"DL'@$Ut{  
     -M5=r>1;  
    p='-\M74K  
    感兴趣的优化函数 *wbZ;rfF  
    • 效率满足（>95%） A7XnHPIw  
    • 信噪比满足（<30db） b3$k9dmxV+  
    • 杂散光满足（<5%） 0Fr1Ku!  
    ,d,\-x-+/  
    11.总结 Y}R}-+bD/  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 LJzH"K[Gg6  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 adEJk  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 T~8  .9g  
    • 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_^@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Z'v-F^  
     
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