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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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    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。 6*GY%~JbD  
    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。 `kVy1WiY  
    _CciU.1k&,  
    2．模拟任务 .1[K\t)2  
    M7fw/i  
    M{3He)&  
    DOE： # x!47Y{  
    相位型衍射 GO+cCNMa"  
    光束整形器 2^E.sf$f  
    直径：2mmx2mm NK$k9,  
    形状：圆形 2u*o/L+  
    相位级次：16     /F4rbL^:  
    Q(T)s  
    Vqb4 MWW  
    3.建模任务：入射光场 TmoODG>@  
    uqXvN'Jr  
    >|/NDF=\s  
    高斯准直激光光束的光束参数 25::z9i  
    r-9P&*1  
    • 波长：632.8nm ;Bat!K7W  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 5nkx8JJ  
    !\z:S?V  
    .MXznz  
     ltO:./6v  
    4.建模任务：期望输出光场 UMma|9l(i  
     -*_D!  
    SirjWYap  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *[wy- fu  
    \=kH7 !  
    • FWHM-直径：0.5mm B-@6m  
    • 边缘宽度：50um gah3d*d7  
    • 效率：>95% qb]n{b2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB `kpX}cKK}  
    • 杂散光：<5% " 2Dz5L1v  
    q?nXhUD  
     ` {gkL-  
    \ ExM.T  
    5.设计方案 J{ P<^<m_  
    >8"oO[U5>  
    C\ZL*,%}  
    • 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）。 TUw^KSa  
    • 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）。 #5wOgOv  
    eB%KXPhMm  
    {Kx eH7S  
     c*-8h{}  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ,^pM]+NF|  
     @{iws@.  
    wZJpSkcEx  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 9%S{fd\#  
    • 用户必须输入所需的信息 >XcbNZV  
    - 入射场 *p`0dvXG2  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） AjKP -[  
    - 系统参数 HgvgO\`]  
    - 制造条件 I L 'i7p  
    Uq5 wN05  
     `KqMcAW  
    ^VK-[Sz&  
    7.设计过程 m4b fW  
    5+vCuVZ  
    %<lfe<;^t  
    7g[m,48{  
    4EQ7OGU  
    X6kB R  
    Q&] }`Rp=  
    设计和优化过程由两步完成： 7F5 t&  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 !C * %,Ak  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 IfzHe8>  
     g0v},n  
    8.系统模拟 ! E` Tt[  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 x%23oPM  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Fq!12/Nn  
    • 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。 xphw0Es  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a*REx_gLG  
    \{AxDk{z#  
     S~d_SU~>`  
    BF@(`D&>  
    9. 初始几何光学设计的结果 f#_XR  
    t j&+HC  
    !sQ$a#Ea  
    ^h{A AS>  
    7F;"=DarOE  
    感兴趣的优化函数 /+l3 BeL  
    • 效率满足（>95%） pJrc\`D  
    • 信噪比不满足（<30db） kq6S`~J^R  
    • 杂散光不满足（>5% D M(WYL{  
     .j:.?v  
    .F:qJ6E  
    CP_ ?DyWU  
    vDZhoD=VR  
    10. 后续IFTA优化后的结果 TU&6\]yF_  
           j}uFp|df<  
    W7>4-gk  
    Qj5~ lX`W  
     E{kh)-  
    j!q5Bc?  
    感兴趣的优化函数 #qXE[%  
    • 效率满足（>95%） Xt~`EN  
    • 信噪比满足（<30db） zvf:*Na")  
    • 杂散光满足（<5%） @P#uH5U  
    ^29w @*  
    11.总结 eZWN9#p2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 V#.;OtF]  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 }^Be^a<ub  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ^prseO?A  
    • 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。 bq[j4xH0X  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ;<`F[V Zau  
     
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