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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。 uKM` umE  
    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。 9=]HOUn  
    \EoE/2"<  
    2．模拟任务 \:1$E[3v  
    Zn r4^i&(  
    "i/GzD7`n  
    DOE： p19(>|$J  
    相位型衍射 F)Q[ cai  
    光束整形器 <@ ts[p.  
    直径：2mmx2mm ?zutU w/m  
    形状：圆形 mkyYs[  
    相位级次：16     f['lY1#V1  
    e4Y+u8gT  
    > TCit1yD  
    3.建模任务：入射光场 s-Yu(X2  
    &R4?]I  
    l{C]0^6>i  
    高斯准直激光光束的光束参数 hf9i%,J  
    Y_ne?/sZE  
    • 波长：632.8nm C za }cF  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm XBCHJj]k  
    %gFIu.c  
    WR#h~N 9c  
     OQ_< Vxz  
    4.建模任务：期望输出光场 Qfy_@w]  
    GiuE\J9i  
    'h6G"=+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 86-Rm  
    +,)k@OI  
    • FWHM-直径：0.5mm ,JK0N_=  
    • 边缘宽度：50um af>i  
    • 效率：>95% z5iCQ4C<  
    • 信噪比（SNR）：>30dB !BkE-9v?w  
    • 杂散光：<5% vW*Mf}=  
    R-Lpgi<a"  
     = E_i  
    t6KKfb  
    5.设计方案 a-,*iK{_u  
    3Q62H+MC  
    H9TeMY  
    • 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）。 !] uB4  
    • 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）。 V(ww F  
    Y iuV\al  
    ]Bf1p  
     DPW^OgL;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 NkBvN\CQ  
     =GP L>a&  
    X4hz\={  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <BBzv-?D  
    • 用户必须输入所需的信息 $04lL/;  
    - 入射场 }15&<s  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） |#cqxr"  
    - 系统参数 p.(+L^-=  
    - 制造条件 Rh"O$K~  
    zB+e;x f|  
     <`vXyPA6  
    D Q={  
    7.设计过程 xu-bn  
    BRu}"29  
    x{w|Hy  
    F^Jz   
    _UkBOJ:G$H  
    N@<-R<s^  
    @YaI5>,/  
    设计和优化过程由两步完成： 0~$9z+S  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 7#UJ444b~  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RLQ*&[A}  
     9 $X" D  
    8.系统模拟 KV;q}EyG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 {_\dwe9  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /[>_Ry,  
    • 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。 b}Im>n!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ShV_8F z  
    -t<1A8%  
     VK*H1EH1  
    *< fJgc"3  
    9. 初始几何光学设计的结果 m!<FlEkN  
    ?rt[ aK  
    ; Gv-$0{P3  
    '*`n"cC:  
    o(54 A['  
    感兴趣的优化函数 NqKeQezX  
    • 效率满足（>95%） yG~Vvpv  
    • 信噪比不满足（<30db） %K\B )HR  
    • 杂散光不满足（>5% o M@%2M_O(  
     X_ Lt{mf  
    a|t{1]^w`  
    "X?Zw$gRud  
    6A>bm{`c:  
    10. 后续IFTA优化后的结果 B!)9 >  
           17l?li  
    ESIJ QM-[+  
    yNwSiZE X  
     CcV@YST?  
    q%A>q ;l:  
    感兴趣的优化函数 ~qL/P 5*+  
    • 效率满足（>95%） -3d`e2^&}  
    • 信噪比满足（<30db） <Mo{o2F=  
    • 杂散光满足（<5%） Z{#3-O<a+n  
    DTi^* Wj  
    11.总结 ^P [#YO  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 #] Do_Z  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 oGeV!hD  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W!9~bBF',  
    • 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。 4UW)XLu6T7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 VpbJe@*D  
     
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