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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
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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}"X] 4  
    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。 tJ2l_M^  
    _mA[^G=gY  
    2．模拟任务 y)Ip\.KV\  
    i|.!*/qF  
    \#G`$JD  
    DOE： $5%tGFh  
    相位型衍射 Ya304Pjd  
    光束整形器 T-f+<Cxf  
    直径：2mmx2mm |;9OvR> A  
    形状：圆形 $N:m 9R  
    相位级次：16     BRD>q4w  
    nLdI>c9R  
    in(n[K  
    3.建模任务：入射光场 khc5h^0  
    /0Zwgxt4?7  
    4>$>XL1  
    高斯准直激光光束的光束参数 M /Bn^A8@  
    cf@:rHB}  
    • 波长：632.8nm }*IX34  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm tv\P$|LV`8  
    D#^v=U  
    AO>K 6{  
     O#cXvv]Z*  
    4.建模任务：期望输出光场 [G t|Qp[   
    AkT_ZU>  
    vA(3H/)-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: A-c3B+  
    DV{Qbe#In  
    • FWHM-直径：0.5mm *Fp )/Ih  
    • 边缘宽度：50um pz.<5  
    • 效率：>95% S WYiI  
    • 信噪比（SNR）：>30dB [eG- &u  
    • 杂散光：<5% jO!!. w  
    8%vk"h:u:  
     ]*I&104{  
    }w"laZ*  
    5.设计方案 5 F H#)  
    wR>\5z )^  
    Gq+!%'][P  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 UAUo)VVi"  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Ler9~}\D  
    0^:O:X  
    zF\k*B  
     y;sr# -L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :N%]<Mq  
     &d9";V"E  
    IjJ3CJ<  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 "sL#)<%  
    • 用户必须输入所需的信息 [A[vR7&S  
    - 入射场 j.AAY?L  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） olQ;XTa01F  
    - 系统参数 9b()ck-\F#  
    - 制造条件 R &T(S  
    LxsB.jb-  
     l(%bdy  
    -zG/@.  
    7.设计过程 won%(n,HT  
    !63x^# kg  
    >(~; V;  
    y*|"!FK  
    Y/)>\  
    viY _Y.Yjy  
    b_cD >A  
    设计和优化过程由两步完成： :);GeZ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 b s:E`Q  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 gbQrSJs!Zh  
     hZc$`V=R  
    8.系统模拟  8(5}Jo+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 lE$X9yIt  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 %'k^aq FL  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 <Cn-MOoM  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ewY+a , t  
    hPD2/M  
     RzFv``g  
    co@Q   
    9. 初始几何光学设计的结果 'd0]`2tVg4  
    I:bi8D6  
    ~Ci|G3BW  
    iHWl%]7sN  
    D{ @x  
    感兴趣的优化函数 k+&LOb7  
    • 效率满足（>95%） tE=P9 \4  
    • 信噪比不满足（<30db） 5?%(j!p5  
    • 杂散光不满足（>5% V= !!;KR0  
     |HhUU1!  
    ~.yt  
    ON] z-  
    MXSPD# gN  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5Y_)%u  
           gtVI>D'(W  
    qL UbRp  
    0bS\VUB(  
     UR:cBr  
    7`|$uIM`  
    感兴趣的优化函数 oG3>lqBwD2  
    • 效率满足（>95%） ^szCf|SM  
    • 信噪比满足（<30db） a 0Hzf  
    • 杂散光满足（<5%） |SQ5Sb  
    YRAWylm  
    11.总结 kd9hz-*  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 gGH<%nHW1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 H '&x4[J:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !T#~.QP4  
    • 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。 ?b:l.0m  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 11Pm lzy  
     
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