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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。 OU'm0Jlk  
    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。 3 @%XR8ss  
    x4-_K%  
    2．模拟任务 {fa3"k_ke  
    ]Gf`nJDV  
    cUC!'+L  
    DOE： .X34[AXd  
    相位型衍射 MIdViS.g  
    光束整形器 ()e|BFL.  
    直径：2mmx2mm ~Xz?H=}U+  
    形状：圆形 h&2l0 |8k  
    相位级次：16     FwUgMR*xq  
    OxqkpK&  
    v"-K-AQjB  
    3.建模任务：入射光场 bW^C30m  
    _BZ6Ws$C2  
    (!%9#  
    高斯准直激光光束的光束参数 IR|#]en  
    o>\o=%D.a  
    • 波长：632.8nm B}0!b7!  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm OJ r~iUr  
    SM\qd4  
    lRR A2Kql  
     c3.;o  
    4.建模任务：期望输出光场 iTVZo?lVo  
    ^.PCQ~Ql  
    iF Zqoz  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: v1z d[jqk  
    F}?4h Dt  
    • FWHM-直径：0.5mm <.&84c]/&  
    • 边缘宽度：50um `T{'ufI4B  
    • 效率：>95% Q)im2o@z  
    • 信噪比（SNR）：>30dB t~|J2*9l  
    • 杂散光：<5%  "3/&<0k  
    |#yH,f  
     xZA.<Yd^r  
    u9fJ:a  
    5.设计方案 Rqr>B(|  
    k$ b)  
    \/ ipYc  
    • 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）。 </2 aQn  
    • 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）。 Ub/ZzAwq  
    ^h^.;Iqr=  
    gloJ;dE B  
     |}b~YHTs  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 %j.n^7i]^:  
     T^vhhfCUr  
    :Iuc H%6V  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 *wx95?H0Z  
    • 用户必须输入所需的信息  ?tA%A  
    - 入射场 )qe rA  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） _ s*p$/V\  
    - 系统参数 p6!5}dD(  
    - 制造条件 uVTacN%X  
    :w+vi 7l$  
     "c\WZB`|  
    &gKDw!al  
    7.设计过程 `]^W#6l  
    !o1IpTN  
    4:-x!lt  
    RLZfXXMn  
    |Z)}-'QUJ  
    3?&v:H  
    u`D _  
    设计和优化过程由两步完成： %z=:P{0UQ  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 U p6OCF  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ln+.=U6Tm  
     V0BT./ B\<  
    8.系统模拟 p]ujip  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i I`vu  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U!NuiKaQ26  
    • 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。 e9HL)=YP  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 No)0|C8:  
    XRO(p`OE-  
     *@p"  
    %}e['d h  
    9. 初始几何光学设计的结果 >lKu[nq;  
    `S0`3q}L3%  
    xy b=7  
    n_Qua|R  
    {Wi*B(  
    感兴趣的优化函数 Np%Q-T\  
    • 效率满足（>95%） ]tf`[bINP  
    • 信噪比不满足（<30db） |'z24 :8  
    • 杂散光不满足（>5% NU3TXO  
     L""ZI5J{F9  
    :;eQ*{ `\  
    '%wSs,HD  
    @_?2iN?4Z  
    10. 后续IFTA优化后的结果 ]A5Y/dd  
           K|Sq_/#+U  
    ,~d0R4)  
    ?.VKVTX^  
     X 61|:E  
    g{yw&q[B=  
    感兴趣的优化函数 d^}p#7mB\  
    • 效率满足（>95%） *2X~NJCt  
    • 信噪比满足（<30db） R!j#  
    • 杂散光满足（<5%） o0R?vnA=  
    P?h1nxm`'  
    11.总结 OS,!`8cw  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ,>-D xS  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 AabQ)23R2  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4?+K `  
    • 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。 = J;I5:J  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 s=n4'`y1  
     
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