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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。 @8>bp#x/1  
    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。 UimofFmI%  
    GS=E6  
    2．模拟任务 _tX=xAO9  
    $[Z~BfSQ  
    eUZk|be  
    DOE： qPD(D{,f$  
    相位型衍射 #+p-  
    光束整形器 gSw4\R  
    直径：2mmx2mm ,b&h Lht  
    形状：圆形 YC8IwyL'  
    相位级次：16     \QC{38}  
    &z1U0uk  
    [tof+0Y6  
    3.建模任务：入射光场 5 ,-8oEUL  
    O^=+"O]  
    D-LOjMe  
    高斯准直激光光束的光束参数 hHmm(~5gR  
    gN />y1{a  
    • 波长：632.8nm 7@>/O)>(AS  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm f$\ O:E=  
    )dX(0E4Td/  
    3: WEODV2  
     ("t'XKP&N  
    4.建模任务：期望输出光场 #:0-t!<0C  
    aIFlNS,y  
    `j@1]%&z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ZHN'j] ?  
    dt:$:,"   
    • FWHM-直径：0.5mm 5]LWWjT  
    • 边缘宽度：50um WYTqQqQk  
    • 效率：>95% x1#>"z7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB rkR5>S( 2M  
    • 杂散光：<5% C 5gdvJN  
    ,G%UU~/a  
     96<oX:#  
    Ve|:k5z  
    5.设计方案 xmcZN3 ){+  
    cbyzZ#WRb  
    ltgtD k  
    • 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）。 b{ xlW }S  
    • 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）。 y`buY+5l  
    O7VEyQqf5  
    ').) 0;  
     CUI+@|]%  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .7^(~&5N  
     3._ ep  
    MXcW & b  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 aim\ 3y~  
    • 用户必须输入所需的信息 Na/Y1RW  
    - 入射场 |A 'I!Jm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Ql)hIf$Oo  
    - 系统参数 Cn3 _D  
    - 制造条件 N7J?S~x  
    A)sYde(  
     WV$CZgL  
    i>YQ<A1  
    7.设计过程 A,DBq9Z+4R  
    <Pt?N2]A|  
    YP_L~zZ  
    PmE)FthdP(  
    :L NE ?@  
    1]2]l*&3  
    -  /\qGI  
    设计和优化过程由两步完成： (~^fx\-S  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 f(m, !  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 2r!ltG3}  
     qXW\/NT"p<  
    8.系统模拟 Uv *A a7M  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 X"r)zCP+t  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vNGE]+QX  
    • 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。 ~%/Rc`  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8O,\8:I#  
    fx_#3=bXi  
     32\.-v  
    Dd5 9xNKm  
    9. 初始几何光学设计的结果 2P"9m  
    RtMI[  
    `]eJF|"  
    C!5A,|DX  
    +r8bGS]ki  
    感兴趣的优化函数 eTx9fx w  
    • 效率满足（>95%） +Ua|0>?  
    • 信噪比不满足（<30db） H>EM3cFU  
    • 杂散光不满足（>5% ~U]g;u  
     a'i Q("  
    $~G,T g  
    g^]Iw~T6$  
    Sr aZxuPg>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Zok{ndO@|f  
           fkzSX8a9}  
    Y7}>yC/GY  
    :*''ci  
     ^}=)jLS  
    sW]^YT>?  
    感兴趣的优化函数 >S +}  
    • 效率满足（>95%） FbE/x$;~O  
    • 信噪比满足（<30db） u< BU4c/p  
    • 杂散光满足（<5%） BY6#dlDi  
    &$~fz":1!  
    11.总结 &n  k)F<  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 '8X>,un  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 3^o(\=-JX  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 RehmVkT  
    • 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。 6$k#B ~~  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ebk>e*  
     
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