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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。 wEDU*}~  
    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。 3tLh{S?uJ  
    j./bVmd.  
    2．模拟任务 l0Pg`wH,  
    P"i qP|  
    NqF-[G<  
    DOE： ,Y!T!o} 1  
    相位型衍射 W8":lpp  
    光束整形器 *$l8H[  
    直径：2mmx2mm bJBx~  
    形状：圆形 Vn8Qsf1f  
    相位级次：16     (1jkZ^7  
    v"$; aJ  
    )YnB6@=nyk  
    3.建模任务：入射光场 s}?98?tYB  
    zcZr )Oh  
    :'!?dszS  
    高斯准直激光光束的光束参数 9Hc#[Ml  
    9L&AbmIr  
    • 波长：632.8nm t}oxHEa V  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm Rwy:.)7B$q  
    ' GW@P  
    Hpsg[d)!  
     TR%?U/_4;r  
    4.建模任务：期望输出光场 ^NnZYr.  
    OdR  
    3IJIeG>  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: "?S#vUS+ 2  
    O:Z|fDQ`  
    • FWHM-直径：0.5mm bpU^|r^W  
    • 边缘宽度：50um [R Ch7FE23  
    • 效率：>95% P)}:lTe  
    • 信噪比（SNR）：>30dB { aB_t%`w  
    • 杂散光：<5% 6"=e+V@  
    Y5npz^i  
     hi ]+D= S  
    )0'O!O  
    5.设计方案 YWdlE7 y  
    |owhF  
    [Q$"+@jw  
    • 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）。 GdP9Uj)n-  
    • 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）。 j5HOdy2  
    $YSOkyC?  
    K8RloDjk_A  
     Y}WO`+Vf5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 4^i*1&"  
     lq9c2xK  
    /JfXK$`  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 'x18F#g  
    • 用户必须输入所需的信息 |LjCtm)@+  
    - 入射场 :?^(&3;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） AzQ}}A;TSx  
    - 系统参数 cCj3,s/p  
    - 制造条件 c,-< 4e  
    r%a$u%)oD  
     xGH%4J\  
    L_A|  
    7.设计过程 p1D-Q7F  
    "?il07+w%  
    9\n}!{@i  
    ilHj%h*z  
    # K-Q/*  
    rms&U)?  
    ,onv `  
    设计和优化过程由两步完成： );*GOLka  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 {:dE_tqo  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 dG|\geD  
     %8-S>'g'  
    8.系统模拟 5 QT9  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 mR{0*<  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 :kUH>O  
    • 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。 LnL<WI*Pq  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ay_<?F+&  
    +u Lu.-N  
     lg=[cC2  
    5eU/ [F9  
    9. 初始几何光学设计的结果 du qu}*Jw  
    N; hq  
    E }yxF .  
    Rza \n8  
    *V\kS  
    感兴趣的优化函数 }1>a71  
    • 效率满足（>95%） YA|*$$  
    • 信噪比不满足（<30db） [_~U<   
    • 杂散光不满足（>5% o60wB-y  
     T]myhNk  
    n}+ DO6J  
    '(Bs<)(H  
    ?|L)!LYx  
    10. 后续IFTA优化后的结果 MaEh8*  
           jgYiuM3c\  
    5_O.p3$tV  
    AsLAm#zq  
     9X(bByEO  
    YnMph0\Y^  
    感兴趣的优化函数 (0][hdI~B  
    • 效率满足（>95%） QO,y/@Ph  
    • 信噪比满足（<30db） B%t^QbU#\  
    • 杂散光满足（<5%） v ;9s  
    RWoiV10  
    11.总结 1zM`g_(#  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 B;@yOm=  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 " pH+YqJ$  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 '"TBhisky  
    • 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。 B845BSmh  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 %_u3Np  
     
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