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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。 %qTIT?6'  
    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。 %O<8H7e)V  
    l=(( >^i  
    2．模拟任务 jIVDi~Ld  
    w*;"@2y;eY  
    JY^i  
    DOE： &g1\0t  
    相位型衍射 e?*Teb ?R  
    光束整形器 HXztEEK6  
    直径：2mmx2mm x{tlC}t  
    形状：圆形 V*@Y9G  
    相位级次：16     N;6o=^ic  
    7mMMVz2  
    Jmi,;Af'/  
    3.建模任务：入射光场 !\9^|Ef?  
    I0z7bx  
    S6 a\KtVa  
    高斯准直激光光束的光束参数 I~@8SSO,vH  
    uoeZb=<  
    • 波长：632.8nm G -+!h4p  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm T?1V%!a;f  
    0K26\1  
    bv b \G  
     ( N};.DB1Y  
    4.建模任务：期望输出光场 vv{+p(~**O  
    ;FRUB@:  
    isQOt * i  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "42/P4:  
    #jW=K&;  
    • FWHM-直径：0.5mm n-yUt72  
    • 边缘宽度：50um .g\Oj0Cbxh  
    • 效率：>95% D&D6!jz  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 5)eM0,:  
    • 杂散光：<5% DL1nD5  
    Q{L:pce-  
     $Th)z}A}EA  
    +>K&zS  
    5.设计方案 >X' -J{4R  
    J{Kw@_ypP  
    nReld :#T  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 3 ?I!  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 qqf*g=f  
    | |awNSt  
    n$r`s`}  
     #?jsC)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 z+{qQ!  
     ,_Bn{T=U  
    L\:m)g,F.  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Ui`{U  
    • 用户必须输入所需的信息 80[# 6`  
    - 入射场 PQ[?zNrSV  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） M K)}zjw  
    - 系统参数 bS r"k  
    - 制造条件 $5)#L$!,]  
    "8ellKh  
     $DIy?kZ  
    Hy&Z0W'l  
    7.设计过程 ] h(Iun  
    R^o535pozc  
    4oiE@y&{4  
    &um++ \  
    "T5oUy&i  
    9$ ;5J  
    Af]zv~uM  
    设计和优化过程由两步完成： 4=Ru{ewRV  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 A%Ka)UU+n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 O& Sk}^  
     d\]KG(T  
    8.系统模拟 SYA~I-OYc  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 A+* lV*@0  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 vu\W5M  
    • 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。 Yr_ B(n  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 o?>0WSLlm  
    f/UU{vX(  
     7cGOJA5&  
    vHcl7=)Q  
    9. 初始几何光学设计的结果 l_Lz9k  
    /-[vC$B"  
    }_zN%Tf~  
    @gK`RmhGE5  
    9d#?,:JG  
    感兴趣的优化函数 :p/=KI_  
    • 效率满足（>95%） 3Z9Yzv)A  
    • 信噪比不满足（<30db） 04Zdg:[3-!  
    • 杂散光不满足（>5% #&Tm%CvB  
     MLHCBRi  
    ;QXg*GNAv$  
    cLf90|YFp  
    49=pB,H;H  
    10. 后续IFTA优化后的结果 X1.-C@o  
           uD=Kar  
    Rh^@1{yr  
    M11\Di1  
     !?JZ^/u  
    @e3+Gs  
    感兴趣的优化函数 2 {b/*w  
    • 效率满足（>95%） M^:JhX{  
    • 信噪比满足（<30db） ?m]vk|>  
    • 杂散光满足（<5%） ojnO69v  
    %lnkD5  
    11.总结 by @qg:  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 q=88*Y  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 J\*uW|=F  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )v_Wn[Y.H  
    • 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。 FJtmRPP[r  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ip{R'HG/  
     
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