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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。 ]hTYh^'e  
    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。 @m!~![  
    ga^O]yK  
    2．模拟任务 Y>Q9?>}Q  
    yd5r]6ej  
    <||F$t  
    DOE： |{cdXbr  
    相位型衍射 /78gXHv  
    光束整形器 bmna*!l^M  
    直径：2mmx2mm T=: &W3  
    形状：圆形 x_{ua0BLDf  
    相位级次：16     MzYTEe&-L  
    N!m-gymmF  
    Ta?#o  
    3.建模任务：入射光场 ?I)-ez  
    hFuS>Hx  
    Sj(uc#  
    高斯准直激光光束的光束参数 )ruC_)  
    [ivz/r(Rj  
    • 波长：632.8nm K+Al8L?K_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm u].=b$wHHM  
    =PAvPj&}e  
    E*>tFw&[  
     Ki}PO`s  
    4.建模任务：期望输出光场 ;r>?V2,tm  
    U2/H,D  
    -N^}1^gA  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 8qp!S1Qnv  
    (qlI QC  
    • FWHM-直径：0.5mm p=\DZU~1  
    • 边缘宽度：50um -w=rNlj  
    • 效率：>95% |uV1S^ !A  
    • 信噪比（SNR）：>30dB uNl<= 1  
    • 杂散光：<5% PHi'&)|  
    IV;juFw}G  
     p 9XHYf72  
    -r]s #$  
    5.设计方案 << LmO-92  
    +|r;t  
    ?tE}89c  
    • 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）。 Hs~M!eK  
    • 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）。 .\X/o!xC  
    RW48>4f/+  
    N+\#k*n?  
     y.JAtsxD  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 5|x&Z/hL  
     t #MU2b  
    )FT~gl%  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 >#*]/t  
    • 用户必须输入所需的信息 3 l->$R]  
    - 入射场 q`E6hm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ?*K;+@EH  
    - 系统参数 2W|4  
    - 制造条件 ii2X7Q  
    1sYwFr5  
     =r3Yt9  
    Thn-8DT  
    7.设计过程 xO9,,w47  
    p]*$m=t0r  
    ,~X^8oY  
    B{H;3{0  
    fW!~*Q  
    y&t&'l/m  
    \r^=W=  
    设计和优化过程由两步完成： - 4'yp  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 ktU98Bk]  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?{\8!_Gvsl  
     >*,Zc  
    8.系统模拟 [WXtR  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 k)Z?  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Xp1xhb*^  
    • 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。 g~h`wv'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]x:>~0/L  
    }C"EkT!F  
     y mY,*Rb  
    8^\DQ&D  
    9. 初始几何光学设计的结果 5b0Ipg  
    0?BT*  
    %FT F  
    -0YS$v%au>  
    z(g4D!  
    感兴趣的优化函数 GuQ3$B3j  
    • 效率满足（>95%） eqD%Qdx  
    • 信噪比不满足（<30db） P-K\)65{Y  
    • 杂散光不满足（>5% FgE6j;   
     ,8;;#XR3  
     ,@R~y  
    g v&xC 6>  
    D2E~ c? V  
    10. 后续IFTA优化后的结果 #E5Sc\,  
           @Rig@  
    _MR|(mV  
    R)WvU4+U  
     @bmu4!"d  
    9x?" %b  
    感兴趣的优化函数 7 '2E-#^  
    • 效率满足（>95%） kMo;<Z  
    • 信噪比满足（<30db） ^> .?k h9z  
    • 杂散光满足（<5%） ?q7V B  
    }KCXo/y  
    11.总结 +NxEx/{  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 64#~p)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  6?+bi\6  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 W |G(x8  
    • 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。 ^.mQ~F  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lD6hL8[  
     
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