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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。 Eq=JmO'gHs  
    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。 Fta=yH }  
    km`";gUp>  
    2．模拟任务 at2)%V)  
    ]XL=S|tIq  
    x8wsx F  
    DOE： e ]2GAJLI  
    相位型衍射 CwyE  8v  
    光束整形器 :x^e T  
    直径：2mmx2mm J@IKXhb7_  
    形状：圆形 ?[DVYP  
    相位级次：16     jxYze/I  
    cA| n*A-j<  
    }wJH@'0+  
    3.建模任务：入射光场 qS ggZ0*  
    zY-?Bv_D  
    9 OlJC[  
    高斯准直激光光束的光束参数 hVJ}EF 0  
    ^(BE_<~  
    • 波长：632.8nm #&z'?x^a  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?f!&M  
    KmqgP`Cu  
    H6KBXMYO  
     fN9uSnu  
    4.建模任务：期望输出光场 ^.*zBrFx  
    "1p, r&}  
    GNW.n(a  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: GK3cQw  
    64^3ve3/a=  
    • FWHM-直径：0.5mm Z]Cd>u  
    • 边缘宽度：50um \vpX6!T  
    • 效率：>95% y7'9KQ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB eF4f7>5Cv  
    • 杂散光：<5% N,F[x0&?  
    lt\Bm<"z!1  
     9pk-#/ag  
    uE.. 1N&*  
    5.设计方案 [3x*47o"z  
    N~?(<DyZR  
    bJynUZ  
    • 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）。 }"/>,  
    • 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）。 ~ET XXu${I  
    w(*},  
    a?X@ D<.;  
     ],'"iVh  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 3,Iu!KB  
     ]7q|) S\  
    3aJYl3:0B  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 z 1.vnGP  
    • 用户必须输入所需的信息 z.tN<P7  
    - 入射场 9j 0o)]  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP）  / w[Tu  
    - 系统参数 3k/X;:,.  
    - 制造条件 e=_Ng j)  
    /U0,%  
     u!t<2`:h  
    L9!\\U  
    7.设计过程 wb39s^n  
    xE*. ,:,&  
    d9l2mJzW  
    tNYuuC%N  
    "cvhx/\1#  
    z0&Y_Up+5  
    +{%)}?F  
    设计和优化过程由两步完成： iUZV-jl2/  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 0aJcX)  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。  LYyud  
     vLGnLpt  
    8.系统模拟 iAt&927  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ` :Oje  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ~*e@^Nv)v  
    • 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。 _KZ TY`/*  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 WM ]eb, 8q  
    &#!1 Y[e^  
     YU\k D  
    Sf2xI'  
    9. 初始几何光学设计的结果 ,G[Y< ~Hy  
    FJn.V1  
    8/lgM'Eux  
    b&9~F6aM  
    k[y^7, r  
    感兴趣的优化函数 q w @g7  
    • 效率满足（>95%） fT YlIT9  
    • 信噪比不满足（<30db） bKEiS8x  
    • 杂散光不满足（>5% gSe3S-Lt  
     WYIv&h<h"  
    K{ntl-D&y  
    k:N/-P&+  
    $<3^( y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 1jpft3*x  
           b,>>E^wd!  
    4zZ.v"laVM  
    BKYyc6iE  
     ,vAcri 97  
    b Rr3:"=sE  
    感兴趣的优化函数 `^|l+TJG  
    • 效率满足（>95%） [$#G|>x  
    • 信噪比满足（<30db） Lb{.}  
    • 杂散光满足（<5%） }i^$ li@  
    $oPc,zS-gL  
    11.总结 r;+a%?P  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 (O& HCT|  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 8is QL  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 R*2F)e\|  
    • 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。 [2!C ^ \t  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 69`*u<{PC  
     
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