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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。 fFjpQ~0  
    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。 z8Q!~NN-K  
    <'a~Y3B"o  
    2．模拟任务 .f\LzZ-I:  
    J7+G"_)'  
    M&Ka ^h;N  
    DOE： )'_[R@ThB  
    相位型衍射 $MQ}+*Wr  
    光束整形器 Ps!MpdcL3  
    直径：2mmx2mm VY0.]t  
    形状：圆形 I`kfe`_  
    相位级次：16     "|SMRc  
    };/QK*  
    O VV@  
    3.建模任务：入射光场 wVs?E  
    eU yF<j  
    Ot t6y  
    高斯准直激光光束的光束参数 -8TJ:#|N  
    :!`"GaTy  
    • 波长：632.8nm d7OygDb<  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hi7_jl6  
    kRp]2^}\s\  
    b_0THy.Z  
     Dyo v}y  
    4.建模任务：期望输出光场 -Zt!H%U  
    \Pg~j\;F]  
    V]=22Cxi'~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: YG "Ta|@5  
    $ V^gFes  
    • FWHM-直径：0.5mm m|a9T#B(  
    • 边缘宽度：50um Ot=jwvw  
    • 效率：>95% 067c/ c  
    • 信噪比（SNR）：>30dB l& :EKh  
    • 杂散光：<5% ]ss[n.T0*  
    yk+ 50/L  
     2;}leZ@U  
    I= mz^c{  
    5.设计方案 S* h52li  
    0Y.z  
    *$tXm4 O[  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 w_9^YO! !  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 `+7F H  
    fqNh\~kja  
    6EqA Y`y  
     vB:\ZX4  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :ym?]EL4o  
     +&GV-z~o  
    YW}$eW*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 \Z-th,t  
    • 用户必须输入所需的信息 iSW2I~PD  
    - 入射场 ^_7|b[Bt  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }K{1Bm@S  
    - 系统参数 O[@!1SKT0  
    - 制造条件 9:j?Jvw$  
    5E!C?dv(z  
     <Xf6?nyZ(  
    })g<I+]Hf9  
    7.设计过程 3Cf9'C  
    5cSiV7#Y:  
    X Xque-  
    -IPo/?}  
    j3j?2#vR  
    &Mh.PzO=b  
    =|3BkmO  
    设计和优化过程由两步完成： GO"`{|o  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r`H}f#.KR  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "<,lqIqA;  
     +8Xjk\Hi  
    8.系统模拟 |z-f 8$  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *ap,r&]#F  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 /6x&%G:m#  
    • 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。 !09)WtsEfx  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 C@(@n!o:!  
    {)YbksrJ{  
     !_QI<=X  
    ;pnF%co9  
    9. 初始几何光学设计的结果 mdi!Q1pS  
    'aSsyD!?<  
    0PzSp ]  
    KVi6vdgD  
    rrD6x>  
    感兴趣的优化函数 p`tz*ewC  
    • 效率满足（>95%） 1d^~KBfv  
    • 信噪比不满足（<30db） W .a>K$  
    • 杂散光不满足（>5% ^y<^hKjV  
     ? <?Ogq"<  
    Q*DT" W/0  
    ]'.qRTz'\t  
    -&+:7t  
    10. 后续IFTA优化后的结果 r,5e/X  
           ,=/9Ld2w9  
    7?.uAiM'zT  
    {X!vb  
     <=(K'eqC^  
    LdUz;sb  
    感兴趣的优化函数 }%g[1 #%(  
    • 效率满足（>95%） T(!1\TB  
    • 信噪比满足（<30db） Ly= .  
    • 杂散光满足（<5%） pF;.nt)  
    u[a-9^&g  
    11.总结 E-A9lJWr  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 x]^d'o:cDP  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 hf`y_H+\7  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 cVi_#9u"  
    • 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。 fu7x,b0p  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 xP8/1wd.  
     
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