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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。 (o{x*';i4  
    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。 {LqYb:/C5U  
    >nK (  
    2．模拟任务 _:Y| a>  
    :AuKQ`c  
    .S=|ZP+  
    DOE： m%"=sX7/9  
    相位型衍射 #%OS=.V  
    光束整形器 e9S*^2;  
    直径：2mmx2mm @ZV>Cl@%2  
    形状：圆形 +mKII>{  
    相位级次：16     k!+v*+R+V  
    N5cC!K  
    l 8GAZ*+  
    3.建模任务：入射光场 $}YN`:{  
    7VkjnG^!:  
    !>K=@9NC|.  
    高斯准直激光光束的光束参数 -,mV~y  
    mc,HliiJ  
    • 波长：632.8nm 9 v ,y  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm w`#9Re  
    V!+<  
    0BjP|API  
     LT,zk)5  
    4.建模任务：期望输出光场 P$clSJW  
    q="ymx~  
    >%t5j?p  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 6BXZGE  
    wb]Z4/j#  
    • FWHM-直径：0.5mm qCm%};yt  
    • 边缘宽度：50um =3 ;! 5P  
    • 效率：>95% ;\/ RgN  
    • 信噪比（SNR）：>30dB "zFTPL"  
    • 杂散光：<5% w>RwEU+w=@  
    O4a~(*f  
     jcxeXp|00  
    f=4q]y#& X  
    5.设计方案 HGj[\kU~  
    poi39B/Vt  
    kCoEdQ_  
    • 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）。 \[B#dw#  
    • 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'my0m  
    F22]4DLHO  
    3%N!omAe  
     "!Hm.^1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 WO+>W+|N  
     o1 &Oug  
    OF! n}.O(  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Et)j6xz/F  
    • 用户必须输入所需的信息 #'y^@90R  
    - 入射场 >lO]/3j1  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lOIf4  
    - 系统参数 R}OjSiS\  
    - 制造条件 dW|S\S'&  
    >- CNHb  
     h~&5;  
    f kdJgK  
    7.设计过程 ?SoRi</1  
    {r?Ly15  
    0'`#I  
    :&O6Y-/B  
    :YmFQ>e?  
    Iw</X}#\  
    t@BhosR-  
    设计和优化过程由两步完成： m&6)Vt  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 dJmr!bN\;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 <r8s= <:  
     uup>WW  
    8.系统模拟 E. Arq6  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 glNXamo  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ;5aAnvgW  
    • 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。 yd`f<Hr<m  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 1jj.oa]  
    G5zsId dS  
     E uk[ @1  
    ]y/!GFQ  
    9. 初始几何光学设计的结果 tWI4x3 &2  
    3Ett9fBd  
    /2]=.bLwz  
    X&|y|  
    V#d8fRm  
    感兴趣的优化函数 { Em fw9L  
    • 效率满足（>95%） 2?9gf,U  
    • 信噪比不满足（<30db） 2E=vMAS  
    • 杂散光不满足（>5% f`,isy[  
     zVtNT@1K>u  
    "@+r|x  
    P&8QKX3 j^  
    h#I]gHQK  
    10. 后续IFTA优化后的结果 fGDjX!3-S  
           &^b mZj!  
    soB5sFt&]  
    !>QD42  
     ~HyqHx y  
    WH0$v#8`v  
    感兴趣的优化函数 WB>M7MI%  
    • 效率满足（>95%） >=3ay^(Y2D  
    • 信噪比满足（<30db） DTSK*a`  
    • 杂散光满足（<5%） m<e-XT  
    :~dI2e\:  
    11.总结 )\Ay4 d  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ojy[<  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 R"k}wRnxY  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #~@Cl9[)D  
    • 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。 *lws7R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 V|zatMHs  
     
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