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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。 T }8aj  
    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。 *1%g=vb  
    u( o@_6  
    2．模拟任务 ::5-UxGL<2  
    \UC4ai2MK  
    L{Th>]X  
    DOE： ;zOZu~Q|'  
    相位型衍射 Hv=coS>g:  
    光束整形器 Kr#=u~~M  
    直径：2mmx2mm =DCQ!02  
    形状：圆形 <AIsNqr  
    相位级次：16     $wN.~"T  
    ^*r${Nj  
     [:k'VXL  
    3.建模任务：入射光场 t"L:3<U7  
    u)V*o  
    X-duG*~  
    高斯准直激光光束的光束参数 >YW>=5_  
    ZN)/doK  
    • 波长：632.8nm YU"Am !  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm X}!_p& WI  
    w Vof_'F1  
    <V, ?!}V  
     IQ_0[  
    4.建模任务：期望输出光场 0{ ,zE  
    =UV?Pi*M>  
    Dux`BKl  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Cb13Qz  
    oY] VP+b!  
    • FWHM-直径：0.5mm JTI m`t"d=  
    • 边缘宽度：50um vBpg6 fX  
    • 效率：>95% B -KOf  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `~}7k)F(  
    • 杂散光：<5% lVFX@I=pI  
    {$t*Mb0  
     I>xB.$A  
    98]t"ny [  
    5.设计方案 H>] z=w~  
    P=@lkF!\#  
    RmQt%a7\{  
    • 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）。 [E^X=+Jnz  
    • 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）。 3oKGeB;Ja  
    >(CoXSV5  
    U,M,E@  
     L,Nr,QC-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 7`/qL "  
     VB\6S G  
    v6VhXV6$|  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tb{{oxa,k  
    • 用户必须输入所需的信息 =QfKDA  
    - 入射场 =Q}mJs  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Bg h$P  
    - 系统参数 \i+h P1 mz  
    - 制造条件 }Yl=lc vw  
    w2+]C&B*  
     LwPM7S~ *  
    zrO|L|F&P  
    7.设计过程 SU'9+=_$  
    "V0:Lq  
    KL  mB  
    ~k0)+D}  
    b6Hk20+B;  
    !O6Is'%B  
    )hW {>Y3x  
    设计和优化过程由两步完成： X9A[  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <57l|}8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 w%dIe!sV  
     ,M&0<k\  
    8.系统模拟 #(+HSZm  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }!]x|zU.=  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 DIp:S&q2  
    • 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。 <lmJa#  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 CPNN!%-  
    w1#jVcUQ  
     <o7#?AcPu  
    ?  < O  
    9. 初始几何光学设计的结果 %Fg8l{H3  
    s!/holu  
    BH0#Q5  
    iynS4]`U  
    )cK  tc  
    感兴趣的优化函数 $jed{N7Y  
    • 效率满足（>95%） ?hJsN  
    • 信噪比不满足（<30db） IO!1|JMr6  
    • 杂散光不满足（>5% nN`Z0?  
     X ' #$e{  
    Wbn[Q2h5  
    2WPF{y%/  
    mo#0q&ZQ  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #A/]Vs$  
           'y6!%k*  
    h*#2bS~nl-  
    l!;_lH8W$  
     1t[;`iZ  
    rO(TG  
    感兴趣的优化函数 }(+=/$C"#  
    • 效率满足（>95%） &:DCtjK  
    • 信噪比满足（<30db） -4vHK!l  
    • 杂散光满足（<5%） ;5D @kS^  
    [W9e>Nsp0  
    11.总结 Ig02M_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 [ZKtbPHb  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 1 ;\]D9i  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 !dyxE'T2  
    • 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。 `J>E9p<  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Mhv1K|4s  
     
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