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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。 mt*/%>@7R  
    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。 [$FiXH J  
    A`ScAzx5{  
    2．模拟任务 yR4++yk  
    o6c>sh  
    0p[-M`D  
    DOE： IfzZ\x .  
    相位型衍射 =At)?A9[  
    光束整形器 ^_!2-QY.~  
    直径：2mmx2mm dZ%rmTE(H  
    形状：圆形 v%!'vhf_K  
    相位级次：16     6 6Bx,]"6  
    $@@@</VbP  
    7]lUPLsl  
    3.建模任务：入射光场 KxUO=v<u  
    x{I, gu|+  
    $.T\dm-  
    高斯准直激光光束的光束参数 4M*!'sG\  
    I6RF;m:Jw  
    • 波长：632.8nm )F65sV{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm u]jvXPE6  
    eg(1kDMpn  
    = sh3&8  
     gN5;Uk  
    4.建模任务：期望输出光场 B> V)6\   
    ]=?.LMjnH  
    k5o{mWI b  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7 jiy9 [  
    734<X6^1  
    • FWHM-直径：0.5mm TpAso[r  
    • 边缘宽度：50um 9Je+|+s]  
    • 效率：>95% "s.s(TR8  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5"2pU{xmK  
    • 杂散光：<5% W~d^ *LZt  
    Tjj-8cg  
     H.#zbKj  
    $3yn-'o'A  
    5.设计方案 (%SKTM  
    ?C*}NM  
    /[,0,B9!3  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 iKA}??5e  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 _<6B.{$\7m  
    a&%v^r[  
    OXD*ZKi8  
     Bz4;R9_%I  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 WWN2  
     ]qO*(m:}o  
    [,Fu2j]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 %eW2w@8]  
    • 用户必须输入所需的信息 "mB /"  
    - 入射场 QW= X#yrDO  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） mV#U=zqb!S  
    - 系统参数 &2,^CG  
    - 制造条件 >\'gIIs  
    A&L2&ofV&q  
     +XpQ9Cd  
     7;$[s6$  
    7.设计过程 ujh`&GiB+  
    _FP'SVa}D  
    Yk=2ld;;  
    ~vB dq Yj  
    iG+=whvL  
    2}U:6w  
    L^e%oQ>s  
    设计和优化过程由两步完成： !]l;n Fd  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 e7M6|6nb  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 }E#1Z\)  
     $\q}A:  
    8.系统模拟 |C}=  1  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 _l=X?/  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 F~wqt7*  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 *nlDN4Y[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 }T&~DVM  
    2!? =I'uMA  
     Y;#H0v>E  
    =PYS5\k  
    9. 初始几何光学设计的结果  wkKSL  
    A?"/ >LM  
    q*7:L  
    hGb SN_F  
    1-~sj)*k  
    感兴趣的优化函数 Y Sux#*#H  
    • 效率满足（>95%） T0"q,lrdxV  
    • 信噪比不满足（<30db） gp NAM"  
    • 杂散光不满足（>5% |6 E !wW  
     F5%IsAH  
    %:yVjb,Yf  
    `2,F!kCt  
    x\5v^$  
    10. 后续IFTA优化后的结果 +k\cmDcb  
           b_']S0$c\  
    cXbQ  
    jPEOp#C  
     L16">,5  
    1ZO/R%[  
    感兴趣的优化函数 2 >/}-a  
    • 效率满足（>95%） XvIY=~  
    • 信噪比满足（<30db） qL~|bfN  
    • 杂散光满足（<5%） 7uq^TO>9f  
     >f*Zf(F  
    11.总结 {ZKXT8'  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Xd5uF/w  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 C=&;4In  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Vr hd\  
    • 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。 `Hd~H  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 m.ejGm?  
     
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