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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。 Xi~9&ed#$i  
    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。  ?B4#f!X  
    cj(X2L  
    2．模拟任务 ` X+j2TmS  
    [{PqV):p  
    !z=pP$81  
    DOE： O2H/rFx4  
    相位型衍射 b4~H3|  
    光束整形器 .u< U:*  
    直径：2mmx2mm p~bkf>  
    形状：圆形 i;lE5  
    相位级次：16     *:arva5  
    $au2%NL  
    X N;/nU  
    3.建模任务：入射光场 NdQ%:OKC  
    kQ}s/*  
    [(c L/_  
    高斯准直激光光束的光束参数 iUNnPJh  
    5L &:_iQZy  
    • 波长：632.8nm cTj~lO6  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm A! ;meVUs  
    VC=6uB  
    <PD|_nZT  
     q$^<zY  
    4.建模任务：期望输出光场 uiK:*[  
    %}F"*.  
    HIPL!ss]  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: $j !8?  
    j<$R4A 1  
    • FWHM-直径：0.5mm <R~KM=rL  
    • 边缘宽度：50um *tAqt2{48  
    • 效率：>95% p}8ratmN  
    • 信噪比（SNR）：>30dB [s %\.y(q  
    • 杂散光：<5% WOH9%xv  
    X RRJ)}P  
     4qBY% 1  
    /'Bdq?!B&  
    5.设计方案 J3\)Jy  
    fMB4xbpD  
    kv%)K'fU4  
    • 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）。 <NL+9lR  
    • 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）。 S&|VkZR)  
    -wIM0YJ  
    &z0iLa4q)  
     Nz @8  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;8EjjF [>  
     *(VbPp_H_  
    sbjtL,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ./)j5M  
    • 用户必须输入所需的信息 TA9dkYlE/  
    - 入射场 mdt ?:F4Q  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） r1hD %a  
    - 系统参数 ,^!Zm^4,  
    - 制造条件 $Q,n+ /  
    UNY@w=]<  
     1G_xP^H!  
    I tgH>L'  
    7.设计过程 sx90lsu  
    *e,CDV  
    i/M+t~   
    vF+YgQ1H  
    zCM^r <Kr  
    x/[8Wi,yB  
    Lo5Jb6nm  
    设计和优化过程由两步完成： z}mvX .j7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 mC "7)&,F  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <M`-`v6H  
     n\ Gg6Y  
    8.系统模拟 XNK 43fkB.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 U!_sh<  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =QTmK/(|B  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 n=r= u'oi  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 `-5cQ2>"  
    f!^)!~  
     ! 7Nn ]Lx  
    >5df@_'  
    9. 初始几何光学设计的结果 <xC: Ant  
    ,$o-C&nC  
    ]P JH'=  
    Mf#2.TR  
    r \9:<i8  
    感兴趣的优化函数 )ZviS.  
    • 效率满足（>95%） [6tR&D #K  
    • 信噪比不满足（<30db） M$gvq:}kt  
    • 杂散光不满足（>5% 0\QYf0o   
     }[ 7Nb90v  
    kaV%0Of]  
    -uO%[/h;N  
    G) jG!`I  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Ml8E50t>;  
           i:\bqK  
    ,7QBJ_-;QJ  
    Bfu/9ad  
     T27:"LVw  
    rrW! X q  
    感兴趣的优化函数 jw%fN!?  
    • 效率满足（>95%） 2f s9JP{^0  
    • 信噪比满足（<30db） WvIK=fdZ$  
    • 杂散光满足（<5%） fYv ;TV>73  
    32TP Mk  
    11.总结 U[blq M  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 =lYvj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 30t:O&2<  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 YL; SxLY  
    • 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。 axHxqhO7zp  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 iJ5e1R8tN  
     
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