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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。 c:`&QDF  
    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。 SR 1UO'.  
    !7kca#,X  
    2．模拟任务 NB/ wJ3 F  
    }qdGS<{  
    R$ 40cW3`  
    DOE： L}U fd >*  
    相位型衍射 .SSj=q4?  
    光束整形器 !*|`-woE  
    直径：2mmx2mm @MGc_"b  
    形状：圆形 wkZ}o,{*:  
    相位级次：16     LMte,zs>  
    K5q9u-7  
    KbF,jm5  
    3.建模任务：入射光场 :~]ha  
    yn5yQ;  
    2f@gR9T  
    高斯准直激光光束的光束参数 )0Lv-Gs  
    VFwp .1oa!  
    • 波长：632.8nm f qU*y 6]  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm hAp<$7  
    CVBy&o"6A  
    H@,(  
     Vg4N7i  
    4.建模任务：期望输出光场 :<Y, f(c  
    ^cF_z}Zi+  
    cO !2|v8i  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "8Y4;lbN.q  
    U_c.Z{lC4  
    • FWHM-直径：0.5mm g"sW_y_O  
    • 边缘宽度：50um p1L8g[\  
    • 效率：>95% %t^-Guz  
    • 信噪比（SNR）：>30dB H{ CG/+x  
    • 杂散光：<5% `!\`yI$!%w  
    NrdbXPHceN  
     f=Rx8I  
    J@c)SK%2h  
    5.设计方案 ']ussFaQ  
    bO%bMZWB!y  
    ca1A9fvo  
    • 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）。 ~vIQ-|8r:  
    • 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）。 rOu7r4  
    LCRZ<?O[|  
     *w538Vb  
     Jtxwt[  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 F+!K9(`|  
     +,"/z\QO  
    gUB%6vG\I  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 i`R}IP?71  
    • 用户必须输入所需的信息 J!,<NlP0K  
    - 入射场 C-abc+/  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） %P2GQS-N  
    - 系统参数 ;V~[kF=t0  
    - 制造条件 4~3 N;]X  
    s1xl*lKX%  
     E1'HdOh&z  
    O!(M:.  
    7.设计过程 B#_<?  
    E}d@0C:  
    |T}Q ~  
    tN=B9bm3j  
    ShdE!q7  
    *1fq:--  
    W4Ey]y"  
    设计和优化过程由两步完成： C$~2FTx  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 B6&;nU>;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 9"3 7va  
     l.c*, 9  
    8.系统模拟 )B86  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 m?]X NgT  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dMw0Aw,2]8  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 .mzy?!w0q  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 "|yuP1;L  
    k[0Gz  
     [;`B   
    *E0dCY$  
    9. 初始几何光学设计的结果 &>zzR$#1  
    82.::J'e  
    =ILE/ pC-|  
    2HNKq<  
    nCZ&FNi{O~  
    感兴趣的优化函数 A{Jp>15AVg  
    • 效率满足（>95%） owDp?Sy}E  
    • 信噪比不满足（<30db） ~ [ k0ay  
    • 杂散光不满足（>5% 0drt,k  
     C:+-T+m[  
    1&JPyW  
    Y[l*>}:w  
    tONX<rA|]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 x{ _:B DY  
           {k4)f ad\  
    B|9)4f&\=R  
    W_:3Sj l'  
     )YE3n-~7{  
    + niz(]  
    感兴趣的优化函数 cn62:p]5  
    • 效率满足（>95%） s9R#rwIc  
    • 信噪比满足（<30db） "]1 !<M6\i  
    • 杂散光满足（<5%） 5G!0Yy['  
    jlvh'y`  
    11.总结 7>#?-, B  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 I!FIV^}Z(  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 eD4D<\*  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 AgEX,SPP  
    • 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。 rucgav  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 37OU  
     
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