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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。 e\ZV^h}TQ  
    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。 NiVZ=wEp,  
    a 4? c~bs  
    2．模拟任务 eV9,G8  
    us U6,  
    4^^=^c  
    DOE： Sq`Zuu9t  
    相位型衍射 z>*\nomOn=  
    光束整形器 ; Yt'$D*CP  
    直径：2mmx2mm _Q*,~ z~  
    形状：圆形 ) '/xNR  
    相位级次：16     *"V) h I5  
    +WCV"m  
    <. V*]g/;  
    3.建模任务：入射光场 =s:Z-*vy!  
    *b`1+~p_2  
    wk2Ff*&  
    高斯准直激光光束的光束参数 0<Rq  
    Rf!$n7& \  
    • 波长：632.8nm "Qk)EY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ka$la;e3  
    H96|{q=  
    ,C^u8Z|T  
     m*14n_m'  
    4.建模任务：期望输出光场 9$ixjkIg  
    LO,:k+&A+  
    NC"X{$o2  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Upc_"mkI.  
    T9YrB  
    • FWHM-直径：0.5mm 5[`f(;  
    • 边缘宽度：50um FY,)iZ}Pq  
    • 效率：>95% =pb ru=/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB C)&BtiUN/  
    • 杂散光：<5% >B$B|g~  
    I9sQPa  
     |Syulus  
    5~RR _G  
    5.设计方案 wd2z=^S~  
    Md*.q^:  
    `dgZ`#  
    • 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）。 }Rq{9j,%  
    • 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）。 Yo}QW;,g  
    x.q"FXu  
    H6M G5f_  
     *dx E (dP  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 tf>"fU\P  
     To,*H OP  
    R-Gg= l5  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 YN7JJJ/~T  
    • 用户必须输入所需的信息 ~Vf A  
    - 入射场 |0VZ1{=*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） $AdBX}{  
    - 系统参数 d*LW32B@  
    - 制造条件 ,b t j6hg  
    ` c"  
     a-NicjV#  
    Am"&ApK  
    7.设计过程 8Q73h/3  
    !WTL:dk  
    Lv<vMIr  
    SnY{|  
    |Zdl[|kX  
    rw[Ioyr-  
    9D7i>e%,;-  
    设计和优化过程由两步完成： g Cx#&aXS  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 $-paYQ4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9`7>" [=P  
     bv}e[yH  
    8.系统模拟 vU9:` @beu  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 "-Wb[*U;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 C40o_1g  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 pz]! T'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 mTLJajE/  
    @iN"]GFjS  
     No*[@D]g  
    8"o@$;C  
    9. 初始几何光学设计的结果 plM:7#eA  
    +9B .}t#  
    cVDcda|PE  
    ?H eUU  
    &"^U=f@v  
    感兴趣的优化函数 &mm!UJ  
    • 效率满足（>95%） 4u#TKr.  
    • 信噪比不满足（<30db） Hz>Dp !  
    • 杂散光不满足（>5% WJN) <+d  
     9^@)R ED  
    \85~~v@  
    6i@* L\ Dl  
    w YQEm  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Zr[B*1,ZV  
           |mcc?*%t8  
    ]88qjKL  
    >~_)2_j  
     w@LLxL>Y  
    ygQe'S{!S\  
    感兴趣的优化函数 L2OR<3*|Av  
    • 效率满足（>95%） <(i5hmuVd  
    • 信噪比满足（<30db） 6w[EJ;=p_  
    • 杂散光满足（<5%） I{=Yuc  
    X!m lC51  
    11.总结 &^l(RBp]0  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 |qBcE  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <,\U,jU _  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 /i#";~sO  
    • 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。 t(jE9t|2e6  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 }b/P\1#z  
     
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