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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。 P3+)pOE-SI  
    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。 2>!_B\%)H  
    zkjPLeX  
    2．模拟任务 k)N2 +/  
    iifc;62  
    :'5G_4y)h  
    DOE： ?D RFsA  
    相位型衍射 F3k C"H  
    光束整形器 UI|v/(_^F  
    直径：2mmx2mm 2uvQf&,  
    形状：圆形 xB?S#5G}  
    相位级次：16     YH /S2D  
    AzHIp^  
    {toyQ)C7  
    3.建模任务：入射光场 el <<D  
    /2g)Z!&+L  
    Ft3N#!ubl  
    高斯准直激光光束的光束参数 tb-OKZq  
    Q3B'-BZe  
    • 波长：632.8nm '_q: vjX  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm uznoyj6g  
    Bxn 8><  
    5;3c<  
     u~/M  
    4.建模任务：期望输出光场 JVJ1Ay/be  
    |@o]X?^  
    6MLN>)t  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7&;[an^w  
     At`1)  
    • FWHM-直径：0.5mm TEaD-mY3  
    • 边缘宽度：50um ;4-p upK~%  
    • 效率：>95% AmT| %j&3  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 33#7U+~]@  
    • 杂散光：<5% jSeA %Te  
    }S~ysQwT  
     p|bc=`TD  
    ()@.;R.Z  
    5.设计方案 .LXh]I *  
    b'Fx),  
    < "L){$  
    • 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）。 jV,(P$ 5;  
    • 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）。 [a>JG8[ ,t  
    a@5xz)  
    8!o{W=m^4  
     >D`fp  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 U}RS*7`  
     WuP([8  
    e' /  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 0@sr NuW  
    • 用户必须输入所需的信息 /XWPN(JC?  
    - 入射场 ?l\gh1{C  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） APHtJoS  
    - 系统参数 AhbT/  
    - 制造条件 0p:ClM 2O  
    IS0HV$OI  
     Ac5o K  
    wZ]BY;  
    7.设计过程 Oi kU$~|  
    L#7)X5a__  
    F$6])F  
    S1H47<)UF  
    eZR8<Z %  
    K\^&_#MG  
    7U{b+=,wK  
    设计和优化过程由两步完成： G!e}j @@  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 /+<%,c$n  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 :]u}x Dv3  
     A1k&` |k   
    8.系统模拟 8zCGMhd  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 }> !"SU:d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 zgq_0w~X  
    • 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。 @ V7ooo!  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ZyS;+"  
    ~x0-iBF  
     \c9t]py<.h  
    p E(<XD3Q  
    9. 初始几何光学设计的结果 I7q?V1f u4  
    ld!6|~0U  
    /v bO/Mr  
    `jUS{ 3^  
    EMW4<na[  
    感兴趣的优化函数 (v'lb!j^#  
    • 效率满足（>95%） H%01&u  
    • 信噪比不满足（<30db） vHI"C %  
    • 杂散光不满足（>5% TN |{P  
     YA;8uMqh;  
    ?(,5eg  
    $@u^Jt, ?  
    f1]AfH#  
    10. 后续IFTA优化后的结果 zNsL^;uT  
           _~w V{ yp  
    uZ0 $s$  
    \6`%NhkM_  
     {o5K?Pb  
    j6R{  
    感兴趣的优化函数 St7D.|  
    • 效率满足（>95%） k9_VhR|!  
    • 信噪比满足（<30db） (!>g8=`"  
    • 杂散光满足（<5%） eX l%Qs#Y  
    f<> YYeY  
    11.总结 #hE3~+ i  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 QzFv;  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 g]iy-,e  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 :WfB!4%!  
    • 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。 kXZV%mnT7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 >uPde5"ZF-  
     
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