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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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    光币
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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。 13>3R+o  
    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。 thZ@Br O#  
    {KpH|i  
    2．模拟任务 >gOI]*!5  
    Edn$0D68u_  
    2 Zjb/  
    DOE： yK>0[6l  
    相位型衍射 ~a8G 5M  
    光束整形器 EB3o8  
    直径：2mmx2mm I$6 f.W  
    形状：圆形 |>/&EElD  
    相位级次：16     {GH`V}Ob  
    Zm8 u:  
    jO3u]5}.6  
    3.建模任务：入射光场 =Q=&Ucf_  
    ,C'w(af@}  
    >y06s{[  
    高斯准直激光光束的光束参数 d;jJe0pH  
    XpAq=p0;  
    • 波长：632.8nm s=%+o& B  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm CXP $bt}  
    4pTu P /  
    k.%W8C<Pa  
     tm36Lw  
    4.建模任务：期望输出光场 m9<[bEO<$  
    cT=wJ  
    !wR{Y[Yu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: fF-\TW  
    l^eNZ3:H  
    • FWHM-直径：0.5mm 8|-mzb&  
    • 边缘宽度：50um 5t5S{aCDr  
    • 效率：>95% xP/1@6]_Je  
    • 信噪比（SNR）：>30dB f$S QhK5`  
    • 杂散光：<5% m)]fJ_  
    \|>`z,;  
     n.qxxzEN  
    &F*QYz[  
    5.设计方案 e'?d oP  
    $8T|r+<  
    5bznM[%xO  
    • 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）。 ]{6yS9_tuI  
    • 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）。 ~G ^}2#5  
    T# _n-b>  
    ESf7b `tS  
     .]ZuG  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 I&NpN~AU  
     )!*M 71  
    AoOG[to7  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 16> >4U:Y  
    • 用户必须输入所需的信息  jnKM6%z  
    - 入射场 q fH~hg  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ${?exnb$  
    - 系统参数 e}4^N1'd/  
    - 制造条件 .fh?=B[o#  
    u+gXBU  
     \^(vlcy  
    ~md|k  
    7.设计过程 ?nSp?m;  
    E+c3KqM  
    |tJ%:`DGw  
    MJ/%$  
    n]fbV/ x  
    /uz5V/i0  
    68GGS`&  
    设计和优化过程由两步完成：  t-x"(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 +2fJ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 `"b7y(M  
     Z *<x  
    8.系统模拟 `8.32@rUB.  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 .&}4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 u`Qcw|R+  
    • 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。 wfTv<WG,.E  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 '=5_u  
    /Vd#q)b%T  
     |Ge/|;.v`  
    p}zk&`  
    9. 初始几何光学设计的结果 -Fc#  
    "XsY~  
    t\bxd`,  
    s]8J+8 <uO  
    M-K@n$k   
    感兴趣的优化函数 ^W[`##,{Od  
    • 效率满足（>95%） [,$mpJCI  
    • 信噪比不满足（<30db） fQ_8{=<-&X  
    • 杂散光不满足（>5% 2/4x]i H*  
     ;xtb2c8HT  
    @wgGnb)  
    YJvT p~  
    Hg_ XD,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 s i.a]k/f  
           `"mK\M  
    }J'w z;t1  
    4x?u5L 9o  
     UkbQ'P+oS  
    ];~[Olc  
    感兴趣的优化函数 C{,] 1X6g  
    • 效率满足（>95%） JU \J  
    • 信噪比满足（<30db） ZV4' |q  
    • 杂散光满足（<5%） ',s7h"  
    vk+%#w  
    11.总结 t}+c/ C%b=  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 PH%gX`N  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ]%8;c  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 "57G@NC{n  
    • 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。 n]c,0N  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 %vYlu%c<  
     
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