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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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    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。 d01]5'f?o  
    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。 %2`.*]L  
    ,-5|qko=  
    2．模拟任务 F+m;y  
    7SJtW`~  
    X32{y973hT  
    DOE： "|d# +C  
    相位型衍射 ]R]%c*tA  
    光束整形器 @*5(KIeeC>  
    直径：2mmx2mm %bgUU|CdA  
    形状：圆形 ~>>^7oq  
    相位级次：16     3 V0^v  
    PI$K+}E  
    }6 Mo C0  
    3.建模任务：入射光场 l !:kwF  
    C"g bol^  
    G9r~O#=gy  
    高斯准直激光光束的光束参数 18G=j@k7  
    QJtO~~-  
    • 波长：632.8nm ix_&<?8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm _'Hw` 0}s  
    Q?{^8?7  
    7Nlk:f)*-  
     jF0>w  m  
    4.建模任务：期望输出光场 5T]dQ3[v4  
    XWq@47FR  
    4~z-&>%  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ! +XreCw  
    N<T@GQwkS  
    • FWHM-直径：0.5mm Z6IWQo,)Rh  
    • 边缘宽度：50um x5eSPF1  
    • 效率：>95% v] hu5t  
    • 信噪比（SNR）：>30dB wg]VG,  
    • 杂散光：<5% #7p!xf^  
    D7v_ <  
     j},3@TFh  
    U*7x81v?j  
    5.设计方案 -qdt$jIM  
    .g!K| c  
    Gm-V/[29R  
    • 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）。 0@kL<\u  
    • 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）。 5 N:IH@  
    Tx|y!uHh  
    WlmkM?@  
     9i+`,r  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 40HhMTZ0-  
     (0^ZZe`# j  
    l9f%?<2D  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #N;McF;W  
    • 用户必须输入所需的信息 !TLJk]7uC  
    - 入射场 ayQ2#9X}  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） '>[Ut@lT;  
    - 系统参数 W(Rp@=!C  
    - 制造条件 & 6nLnMF8x  
    s%^@@Dk  
     7R$O ~R3p  
    CI^s~M >  
    7.设计过程 1G )I|v9R  
    5Kw?#  
    1C(sBU"  
    %{ory5  
    nB6 $*'  
    V E?Aa  
    d:=Z<Y?d/  
    设计和优化过程由两步完成： bL/DjsZ@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ;2[),k  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 OxN[w|2\4  
     Ty}Y/jW  
    8.系统模拟 yf/i)  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4))N(m%3F  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ZP '0=  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 WaSZw0U}y  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 8&yI1XM|  
    }VeE4-p B  
     WV}HN  
    LZ RP}|  
    9. 初始几何光学设计的结果 Z?u}?-b1\H  
    ^G4@cR.An  
    K #}t\  
    YP>J'{?b*"  
    +QP(ATdM  
    感兴趣的优化函数 d .%2QkL  
    • 效率满足（>95%） p}8?#5`/w  
    • 信噪比不满足（<30db） ik1asj1  
    • 杂散光不满足（>5% g{CU1c)B  
     v[V7$.%5Q  
    TG% w  
    8*Ty`G&v  
    Q" r y@ (I  
    10. 后续IFTA优化后的结果 3!{Tw6A8(  
           oX7_v_:J\R  
    xxA^A  
    rE]Nr ;Ys  
     !*S,S{T8  
    $gZiW8  
    感兴趣的优化函数 FmSE ]et  
    • 效率满足（>95%） z_Hkw3?  
    • 信噪比满足（<30db） WyRSy-{U(}  
    • 杂散光满足（<5%） b[<L l%K  
    29cx(  
    11.总结 L7R!,  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 sDAP'&  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 -fp/3-  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 -ijzo%&qA  
    • 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。 #8zC/u\`=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 4U~'Oa @p  
     
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