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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。 =)bOteWM  
    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。 *$7^.eHfdd  
    z_(l]Ern}  
    2．模拟任务 Z&^vEQ  
    Q^{TcL8  
    i<S \x  
    DOE： pKLcg"{[F  
    相位型衍射 ta&z lZt  
    光束整形器 UW":&`i  
    直径：2mmx2mm (B` NnL$  
    形状：圆形 NL.3qx  
    相位级次：16     7UBW3{d/u5  
    l4kqz.Z-g  
    U$D:gZ  
    3.建模任务：入射光场 ,GWa3.&.d  
    <w&'E6mU  
    9{u/|,rq1  
    高斯准直激光光束的光束参数 xpa+R^D5G  
    ~%\vX  
    • 波长：632.8nm bHTf{=  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (l][_6Q  
    eZ) |m  
    T72Li"00  
     y2%[/L: u~  
    4.建模任务：期望输出光场 >$}Mr%49  
    <!dZ=9^^ 1  
    W[QgddR  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: oItC;T  
    `mkOjsj &  
    • FWHM-直径：0.5mm v2|zIZ  
    • 边缘宽度：50um U-?r>K2  
    • 效率：>95% =YYqgNz+\w  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ~DLxIe  
    • 杂散光：<5% Y+S<?8pA  
    bIt{kzuQC  
     :qXREF@h  
    tklS=R^Vn  
    5.设计方案 f:q2JgX  
    d;%~\+)x4  
    5UL5C:3R9  
    • 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）。 Xj?LU7  
    • 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）。 fk^DkV^<  
    =]Y'xzJuu  
    +L?;g pVE&  
     &hpznIN  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 cmf*BkS  
     I2{zy|&  
    eJOo~HIWQ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 L#vk77  
    • 用户必须输入所需的信息 L-W*h  
    - 入射场 Qm3 RXO  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7B _Wz9y  
    - 系统参数 <y-2ovw*  
    - 制造条件 cCtd\/ \  
    Wbmqf s  
     N*w{NB7L  
    #6AcM"  
    7.设计过程 -% B)+yq>  
    .:['&; k  
    yOjTiVQ9  
    mX SLH'  
    o,1Fzdh6(  
    0J)VEMC  
    Se/]J<]  
    设计和优化过程由两步完成： ]N'4q}<5o  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 w RTzpG4  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 h" YA>_1  
     Th])jQ*  
    8.系统模拟 6l?KX  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 QZ-6aq\sgp  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?IG+U TI  
    • 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。 [0NH#88ym<  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 kZ_5R#xK  
    h8SK8sK<  
     5[qx5|O  
    n@e|PWu  
    9. 初始几何光学设计的结果 3Z)vJC9'  
    D/zp_9B  
    [VB\ T|$  
    M\9p-%"L  
    A^7Y%  
    感兴趣的优化函数 X15e~;&  
    • 效率满足（>95%） T8QRO%t  
    • 信噪比不满足（<30db） NE$=R"<Gv  
    • 杂散光不满足（>5% ErMA$UkJ  
     c;7ekj  
    r#.\5aQ t  
    } SA/,4/9  
    h "r)z6Q/  
    10. 后续IFTA优化后的结果 T xwZ3E  
           ~_L_un.R  
     F_%&,"$  
    ?< $DQ%bf  
     zw X 1&rN  
    *$ 7c||J7  
    感兴趣的优化函数  #`2*V  
    • 效率满足（>95%） UG9 Ha  
    • 信噪比满足（<30db） <N;HB&mr  
    • 杂散光满足（<5%） {Uu|NA87Cd  
    ?G!DYUK  
    11.总结 G&*2h2,]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 hbdM}"&]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 U,u\o@3A  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ny~~xQ"  
    • 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。 Vz&!N/0i  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 q>ps99[=  
     
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