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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。 :BxYaAVt^  
    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。 (wF$"c3'{  
    mf[79:90^  
    2．模拟任务 /_\W*@ E  
    uOqDJM'RM  
    pcTXTy 28  
    DOE： 7t Kft  
    相位型衍射 <G?85*Nv_  
    光束整形器 aMg f6veM  
    直径：2mmx2mm G6mM6(Sr  
    形状：圆形 >,vW  
    相位级次：16     @@mW+16  
    ?ML<o>OKg  
    ~cj:AIF  
    3.建模任务：入射光场 (`/i1#nR  
    |RXC;zt9s  
    ]!o,S{a&  
    高斯准直激光光束的光束参数 U I|@5:J  
    p:   
    • 波长：632.8nm Cy'W!qH  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm @$} \S  
    MtTHKp   
    [z@RgDX v  
     VZ@@j[F(  
    4.建模任务：期望输出光场 luog_;{h+  
    usf(U>  
    *]?YvY  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: D|'Z c &  
    J uKaRR~  
    • FWHM-直径：0.5mm c}s3c >`d  
    • 边缘宽度：50um lS*.?4zX  
    • 效率：>95% 3edK$B51;  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5g7}A`  
    • 杂散光：<5% {j*+:Gj0V  
    *.Hnt\4|  
     58U[r)/  
    8k'em/M~  
    5.设计方案 }kefrT  
    Ap18qp  
    HV(*6b@  
    • 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）。 x l=|]8w  
    • 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）。 q`zR6  
    iPNs EQ0We  
    baGI(Dk  
     -ouL4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 )@M|YM1+  
     o7B+f  
    5*Iz3vTq  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 !gQ(1u|r  
    • 用户必须输入所需的信息 I65GUX#DV  
    - 入射场 :b)@h|4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） (XWs4R.mkb  
    - 系统参数 -q|M=6gOs  
    - 制造条件 KO$8lMm$  
    o62gLO]z@  
     lR^Qm|  
    ;yrcH+I$_  
    7.设计过程 Z6pDQ^Ii  
    K 2v)"|T)  
    G&Sg .<hn  
    ^>uGbhBp  
    mt7:`-  
    \LXNdE2B  
    (b!DJ;(O9  
    设计和优化过程由两步完成： obGSc)?j  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 |9M y>8k(  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 4}j}8y2)H  
     .<hv &t  
    8.系统模拟 Pw1H) <X  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 UkQocZdZ  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Id1[}B-T  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 VlvDodV  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 '-{jn+,  
    2Z |kf9  
     aS 2 Y6  
    =wc[ r?7  
    9. 初始几何光学设计的结果 7G2N&v>  
    _95tgJy  
    qxh\umm+2  
    hG)lVo!L4j  
    r?*?iw2g  
    感兴趣的优化函数 )I_I?e  
    • 效率满足（>95%） cd#TKmh7re  
    • 信噪比不满足（<30db） SNFz#*  
    • 杂散光不满足（>5% Stpho4+/y  
     |R;=P(0it  
    h#9)M  
    H*IoJL6  
    L}+!<Ug  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9G9lSj5>  
           aleIy}"  
    9X~^w_cdk  
    #'oKkrl  
     zwS'AN'A  
    iV=#'yY  
    感兴趣的优化函数 Zup?nP2GkT  
    • 效率满足（>95%） L2%P  
    • 信噪比满足（<30db） ~XRr }z_Lq  
    • 杂散光满足（<5%） 0fNBy^(K  
    3 -FNd~%  
    11.总结 To+{9"$,  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 wVTo7o%U  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 R_ }(p2  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W` V  
    • 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。 \I=:,cz*,  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &0`L;1R  
     
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