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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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    光券
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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。 <wj}y0(  
    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。 3c[< #] 8S  
    p`T,VU&.  
    2．模拟任务 q 7aH=dhw  
    2|:x_rcj  
    @3WI7q4  
    DOE： =q"o%dc`R  
    相位型衍射 cM;,nX%/  
    光束整形器 5o2vj8::  
    直径：2mmx2mm a F5=k: k  
    形状：圆形 ^/:G`'  
    相位级次：16     OqlP_^Zz7p  
    V}po  
    |0s)aV|K  
    3.建模任务：入射光场 4u+4LB*  
    rpM jDjW  
    $G D@e0  
    高斯准直激光光束的光束参数 mb#&yK(h  
    l<dtc[  
    • 波长：632.8nm ?8TIPz J  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm :Lh`Q"a  
    ^7-l<R[T  
    vi~NfD@s  
     0;n}{26a  
    4.建模任务：期望输出光场 g;._Q   
    [*W l=  
    Rw]lW;EN<  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: zTb,h  
    bY!1t}ALh  
    • FWHM-直径：0.5mm |>!tqgq  
    • 边缘宽度：50um  mm9xO%  
    • 效率：>95% @78%6KZ`i  
    • 信噪比（SNR）：>30dB a@s@E  
    • 杂散光：<5% M) Z3q  
    ~=i<O&nai  
     Msl8o c  
    2x<4&^  
    5.设计方案 aZB$%#'vR  
    C)qy=lx%  
    *di}rQHm  
    • 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）。  \>l DM  
    • 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）。 g#s hd~e  
    r"_SL!,^  
    Z?j4WJy-[  
     ^Y?Y5`! Q  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 GPLq$^AH  
     1 TA\6a}  
    rJUXIV>z  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 kcio]@#  
    • 用户必须输入所需的信息 *e%(J$t  
    - 入射场 a1 .+L  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ' i<}/l  
    - 系统参数 KGNBzy~9  
    - 制造条件 '-NHu +  
    >NjgLJh  
     M TOZ:b  
    ~?<VT k  
    7.设计过程 WeE1 \  
    !7y:|k,ac  
    GjeRp|_Qd<  
    87q~ nk  
    [&K"OQ^\2h  
    (ioJ G-2u  
    8G?OZ47k#  
    设计和优化过程由两步完成： 1qd(3A41  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 .$N8cYu0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 R~H+.Vh  
     A`ScAzx5{  
    8.系统模拟 sQgJ`+Y8_  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 H0?Vq8I?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ,@r 0-gL  
    • 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。 ;`:A(yN]T  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %w#8t#[,6  
    7xoq:oP-}N  
     %hV]vm  
    Dio9'&DtC  
    9. 初始几何光学设计的结果 3&"+)*/ m  
    thrv_^A  
     PpWdZ  
    *!&,)''  
    8Q\ T,C  
    感兴趣的优化函数 vCsJnKqK  
    • 效率满足（>95%） }-2U,Xg[  
    • 信噪比不满足（<30db） S7f"\[Aw  
    • 杂散光不满足（>5% zsmlXyP'e!  
     F%`O$uXA  
    s]Qo'q2  
    1CA% nqlng  
    {^_K  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Be~In~~  
           =L&dV]'4P  
    VGeyZ\vU  
    /j;HM[  
     u?lbC9}$  
    ;I!Vba  
    感兴趣的优化函数 EVW\Z 2N.  
    • 效率满足（>95%） *TC#|5  
    • 信噪比满足（<30db） F@rx/3 [  
    • 杂散光满足（<5%） B)=)@h[f  
    #?klVK&e/  
    11.总结 l }WvO]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 )UN_,'H/V  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +!eh\.u|]  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 UB3hC`N\  
    • 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。 )2: ,E  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 HA]5:ck  
     
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