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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。 5V nr"d  
    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。 wYQ1Z  
    p (xD/E  
    2．模拟任务 t+!gzZ  
    KPjqw{gR_R  
    P}+|`>L  
    DOE： CESe}^)n  
    相位型衍射 +z(,A  
    光束整形器 ro&Y7m  
    直径：2mmx2mm 9[p }.9/  
    形状：圆形 -{8Q= N  
    相位级次：16     [> &+*c  
    (2S!$w%  
    xeYySM=  
    3.建模任务：入射光场 hw ;dm  
    ^dUfTG9{  
    FJjF*2 .  
    高斯准直激光光束的光束参数 i[ Gw 7'f  
    z<[.MH`ln  
    • 波长：632.8nm h"BhTx7E}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm dVVvG]  
    +wz`_i)!  
    $: 4mOl  
     c(Uj'uLc  
    4.建模任务：期望输出光场 7o965h  
    P96Cw~<Q?  
    yToT7 X7F7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ;H y!0n  
    EAC(^+15K  
    • FWHM-直径：0.5mm k\Z;Cmh>  
    • 边缘宽度：50um cu479VzPx:  
    • 效率：>95% 0K$WSGB?6j  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^;)SFmjg%  
    • 杂散光：<5% (Y'UvZlM%P  
    ^b"x|8  
     K{= r.W  
    {m+S{dWp  
    5.设计方案 lrmt)BLoh  
    []=FZ`4  
    )WP]{ W)r  
    • 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）。 %qNj{<&  
    • 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）。  u]1-h6  
    $LxG>db  
    PtRj9TT  
     uFrJ:l+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 xS H6n  
     W;OYO  
    f*|8n$%   
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ]} 5I>l  
    • 用户必须输入所需的信息 >tmnj/=&   
    - 入射场 )I Y 5Y  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） +Dq|l}  
    - 系统参数 YoV^xl6g  
    - 制造条件 B7Ki @)  
    LM"W)S  
     xI`Uk8-8  
    o7c%\v[  
    7.设计过程 Xa{~a3Wy  
    k\mXo-:V6  
    Z9J =vzsHE  
    i_[ HcgT-  
    DJ1XN pm  
    3xmiX{1e  
    (opROsFh  
    设计和优化过程由两步完成： .^[fG59  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Pg*?[^*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 a2c x  
     =RW* %8C  
    8.系统模拟 wc6 E- rB  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 7~!I2DV_  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 zx\.2<K  
    • 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。 ,-cpsN  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 3t"~F%4-}  
    U,%s;  
     P|unUW(P  
    S4l)TtY  
    9. 初始几何光学设计的结果 >~`Y   
    }|Hw0zP.  
    QmWC2$b  
    9_J!s  
    ql{^"8x  
    感兴趣的优化函数 W\I$`gyC/  
    • 效率满足（>95%） Ur_ S [I  
    • 信噪比不满足（<30db） yM(_P0  
    • 杂散光不满足（>5% ;x!,g5q"q  
     @K,2mhE~h  
    * ajFZI  
    [ E$$nNs  
    ^Ei*M0fF  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `7u\   
           S KB@  
    th.M.jas  
    i>ESEmb-  
     cOzg/~\1  
    f0-RhR  
    感兴趣的优化函数 Ux_EpC   
    • 效率满足（>95%） S2koXg(  
    • 信噪比满足（<30db） 5S&aI{;9<  
    • 杂散光满足（<5%） 4/*]`  
    K:}h\ In  
    11.总结 +}Kk2Kg8  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 v;)BVv  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Nf=C?`L  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4ggVj*{v  
    • 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。 ^z[_U}N\}  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 7,pjej  
     
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