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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
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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。 Ww=^P{q\  
    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。 sdp3geBYo  
    ^(F@#zN}  
    2．模拟任务 i}Q"'?  
    r>ziQq8C&  
    j+"w2  
    DOE： |hl:!j.t  
    相位型衍射 E .N@qMn~  
    光束整形器 L;GkG! g  
    直径：2mmx2mm X'uQr+p^  
    形状：圆形 ;yu#Bs  
    相位级次：16     ;F_pF+&q  
    MCO2(E-  
    n }kn|To~  
    3.建模任务：入射光场 m?O~(6k@C  
    /hN;\Z[@  
    fI v?HD:j  
    高斯准直激光光束的光束参数 WQ+ xS!ba  
    sOJXloeO[6  
    • 波长：632.8nm H\fsyxM7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }]i.z:7+  
    8IkmFXj  
    pC~ M5(F_  
     ^UCH+C yl  
    4.建模任务：期望输出光场 s_;o1 K0  
    Xj9\:M-  
    [H[L};%=j  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: [XE\2Qa8e  
    $35C1"  
    • FWHM-直径：0.5mm 1/f{1k  
    • 边缘宽度：50um =Y-.=}jp;  
    • 效率：>95% Y&<]:)  
    • 信噪比（SNR）：>30dB A?bqDy  
    • 杂散光：<5% ZsNZ3;d@u(  
    t"s$YB>}  
     ZkJLq[:cM  
    n$ rgJ  
    5.设计方案 @<.ei)cqb  
    xa'^:H $X  
    &\=Tm~  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 #;[0:jU0  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 .?vHoNvo  
    JZdRAL2#v  
    !r8_'K5R(  
     ..kFn!5(g  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 h,?%,GI  
     TSD7R  
    Xs{PAS0  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 W#+f2 RR  
    • 用户必须输入所需的信息 0xx4rp H  
    - 入射场 ]$u C~b   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） f^-ot@w  
    - 系统参数 mW$Oi++'d  
    - 制造条件 7},oY"" 8  
    DcNp-X40I  
     ^RJ @9`P&t  
    $4mCtonP=  
    7.设计过程 L+S)hgUH  
    A=0{}B#  
    ^Ze(WE)  
    H $ %F0'0  
    HC} vO0X4  
    wfv\xHG  
    wH$qj'G4CN  
    设计和优化过程由两步完成： p+8o'dl8=  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r.'xqzF/  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 otdRz<C  
     \FUMfo^  
    8.系统模拟 ] s^7c  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .*f 6n|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Y=4 7se=h"  
    • 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。 Ims?  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 $/lM %yXe  
    q 'd]  
     #IZ.px  
    fgs@oaoZ  
    9. 初始几何光学设计的结果 EjFn\|VK  
    2WDe 34   
    (5@H<c^6  
    Z.&/,UU:4  
    UWnF2,<s;  
    感兴趣的优化函数  B$6KI  
    • 效率满足（>95%） 0zA;%oP  
    • 信噪比不满足（<30db） {:3\Ms#  
    • 杂散光不满足（>5% qFK.ULgP`  
     OX'V  
    J;NIa[a  
     =   
    2GORGS%  
    10. 后续IFTA优化后的结果 8^^ 1h  
           ]\KVA)\  
    h]h"-3  
    nShXY6bA  
     24nNRTI  
    @!=Ds'MJC  
    感兴趣的优化函数 l;KrFJ6  
    • 效率满足（>95%） >I0;MNX  
    • 信噪比满足（<30db） p:TE##  
    • 杂散光满足（<5%） \c<;!vkZ04  
    $K!Jm7O\  
    11.总结 $cIaLq  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 z]r'8Jc  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jhf# gdz%  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 F \ls]luN  
    • 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。 }3A~ek#*~  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 0uIY6e0E  
     
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