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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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    在线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。 4Af7x6a;  
    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。 oKkDG|IE  
    2GigeN|1N  
    2．模拟任务 0"\js:-$  
    &-IkM%_A9  
    /i!/)]*-  
    DOE： T{3-H(-gA  
    相位型衍射 P _Gu~B!Y  
    光束整形器 $WW7,  
    直径：2mmx2mm FD~uUZTM  
    形状：圆形 {P?p*2J'  
    相位级次：16     [ x.]  
    Y!c7P,cZ+3  
    n|.>41bJ  
    3.建模任务：入射光场 hG<W *g  
    &F0>V o  
    T.{]t6t$U  
    高斯准直激光光束的光束参数 #="Lr4T  
    ?*q-u9s9  
    • 波长：632.8nm Q 'e[(^8  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %t.\J:WN;  
    $Vs5d= B  
    2jQ?-/Q8#  
     QUXr#!rPY|  
    4.建模任务：期望输出光场 5}9rpN{y  
    F CfU=4O  
    L?(1 [jB4G  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: }p9#Bzc  
    5C-n"8&C&  
    • FWHM-直径：0.5mm xJ\sm8  
    • 边缘宽度：50um 7S_"h*Ud  
    • 效率：>95% 2mthUq9b*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ?[5_/0L,=  
    • 杂散光：<5% YpSK |(  
    v~!_DD au  
     8Sf}z@~]  
    9Pm|a~[m  
    5.设计方案 R|O^7o  
    cn_KHz=  
    J<iiA:&J  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 u69G #  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Jj1lAg 0  
    Zqg AgN@  
    P=4o)e7E!  
     <;Td8T;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 :7qJ[k{g  
     hZO=$Mm4p  
    OBM&N  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 C !Lu`y  
    • 用户必须输入所需的信息 ?+{qmqN  
    - 入射场 3=lQZi<]%  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） pN;Tt+}  
    - 系统参数 >ufN[ab  
    - 制造条件 Ve\!:,(Y_  
    wqQrby<  
     hya $Vp  
    _ba.oIc  
    7.设计过程 S#ud<=@!9  
    Oimq P  
    d[e;Fj!  
    ?trqe/  
    VSc)0eyn  
    Wl>$<D4mO[  
    K./L'Me  
    设计和优化过程由两步完成： rEs Gf+4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 S\11 8TpD  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 lJ4&kF=t  
     Jy#2 1  
    8.系统模拟 4 eP-yi  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 z]Mu8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Si[xyG6=  
    • 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。 S6|L !pO  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 cD4H@!=a  
    l:"zYcp%  
     ')v<MqBr  
    mr#XN&e  
    9. 初始几何光学设计的结果 0o&c8?@j  
    X7fJ+C n  
    pH!8vnoA  
    'sAs#  
    P*8DM3':  
    感兴趣的优化函数 F,$ypGr  
    • 效率满足（>95%） ~]lVixr9  
    • 信噪比不满足（<30db） IWAp  
    • 杂散光不满足（>5% x5nw/''[2  
     <<ifd?  
    92D f.xI}  
    ef(OhIX  
    tv7A&Z)Rh  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9iQc\@eGd  
           Ft$tL;  
    J@ pCF@'  
    UkXf)  
     ]$a,/Jt  
    [n;GP@A ]R  
    感兴趣的优化函数 6`hHx=L  
    • 效率满足（>95%） ;K<W<v5m0N  
    • 信噪比满足（<30db） M8' GbF=1  
    • 杂散光满足（<5%） #1` lJ  
    ZzV%+n7<Vx  
    11.总结 Sg}]5Mn`  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B<uUf)t  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 xp"5L8:C  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 }CXL\, ;  
    • 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。 75t5:>"[  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。  d365{  
     
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