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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。 TM#L.xPMf  
    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。 !|4]V}JQ  
    B(s^(__]  
    2．模拟任务 vf.MSk?~ar  
    J{\Uw].|0  
    hizM}d-"C  
    DOE： )GG9[%H!  
    相位型衍射 56s%Qlgx  
    光束整形器 Aj cKz  
    直径：2mmx2mm RDDA^U7y#  
    形状：圆形 (N&?Z]|yr  
    相位级次：16     +?"F=.SZ  
    \v-I<"::  
    _w?!Mu  
    3.建模任务：入射光场 )HE{`yiLL  
    Sq,>^|v4&e  
    s1cu5eCt  
    高斯准直激光光束的光束参数 y$-@|M$GG  
    NCi~. I  
    • 波长：632.8nm ~3gazTe9  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm D )`(b  
    %p)&mYK{  
    =ZURh_{xV  
     *l =f=  
    4.建模任务：期望输出光场 k6(</uRj  
    dYD;Z<l  
    T$u'+* Xx  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7$%G3Q|)L  
    $-UVN0=  
    • FWHM-直径：0.5mm +=9iq3<yfS  
    • 边缘宽度：50um fNAW4I I}  
    • 效率：>95% cFq<x=S  
    • 信噪比（SNR）：>30dB qZ[HILh!  
    • 杂散光：<5% }Em{?Hqy  
    diu"Nt  
     R$l- 7YSt  
    9b=0 4aWHm  
    5.设计方案 \`~YW<D  
    D['J4B  
    .>TG{>sH  
    • 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）。 n;:.UGl9.  
    • 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）。 `!N}u  
    Q.Nw#r+m  
    oS%(~])\  
     %.`u2'^  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ~xY"P)(x;  
     Ek `bPQ5  
    5L2j, ]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 *j&\5|^V  
    • 用户必须输入所需的信息 lbt8S.fx  
    - 入射场 ]s5e[iS  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） n[!QrEeR},  
    - 系统参数 %>+lr%B  
    - 制造条件 x^)?V7[t  
    {:"<E?+  
     j~\FDcG*ed  
    ,sc#l<v  
    7.设计过程 )!rD&l$tE  
    ws`r\k]3J  
    +Eb-|dM  
    ,8Q0AkG  
    B=]L%~xL$  
    [I%e Ro[  
    p<dw  C"z  
    设计和优化过程由两步完成： %K3U`6kHcd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 4.,|vtp  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "2C}Pr ,p8  
     d_$0  
    8.系统模拟 ZMMx)}hS  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 S_Nm?;P  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 J&h59dm-  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 :9 (kU  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 /cdLMm:  
    P]^8Enp  
     BTr;F]W  
    uZ_?x~V/  
    9. 初始几何光学设计的结果 ?+=,t]`!m  
    C[znUI>  
    sx+k V A  
    <astIu Au  
    ~2hzyEh  
    感兴趣的优化函数 11QZ- ^  
    • 效率满足（>95%） & ;5f/  
    • 信噪比不满足（<30db） Oz\J+  
    • 杂散光不满足（>5% Y'P^]Q=}_#  
     K'8?%&IQ  
    q'H6oD`  
    LC=M{\  
    N4VZl[7?  
    10. 后续IFTA优化后的结果 >clVV6B  
           )ZLj2H<  
    VWdTnu  
    fuHNsrNlm  
     n3V$Xtxw  
    9({ 9r[U  
    感兴趣的优化函数 d <ES  
    • 效率满足（>95%） ?\4kV*/Cqz  
    • 信噪比满足（<30db） ]S?G]/k}  
    • 杂散光满足（<5%） ho^c#>81  
    ?S=y>b9R  
    11.总结 LQ Ux}  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 d/oD]aAEr  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ~IO'"h'w  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 E 8W*^^z(  
    • 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。 py~[M'p(H  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 1n2Pr'|s  
     
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