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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。 ik8|9m4/  
    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。 x4/T?4k  
    `e4o1 *  
    2．模拟任务 OA\vT${5  
    6oPUYn-  
     ?L`MFR  
    DOE： oD Q9.t  
    相位型衍射 `" i^'VL,  
    光束整形器 j0Id!o  
    直径：2mmx2mm tvG g@Xs\  
    形状：圆形 <|ka{=T  
    相位级次：16     ]:[)KZ~  
    )zo#1$C-  
    gNG0k$nP  
    3.建模任务：入射光场  zjZ;xn  
    d<e+__ 2  
    z0EjIYI[N  
    高斯准直激光光束的光束参数 .~FKyP>[$  
    `two|gX0K  
    • 波长：632.8nm qiF@7i  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 7Y$4MMNQ  
    r3*+8 D~a_  
    [i2A{(x  
     u?LW+o  
    4.建模任务：期望输出光场 BYhmJC|  
    gPF}aaB6  
    Fr938q6^-  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5 ]A$P\7~1  
    T)$ 6H}[c  
    • FWHM-直径：0.5mm we6+2  
    • 边缘宽度：50um O6*'gnke  
    • 效率：>95% ^T uP=q5?  
    • 信噪比（SNR）：>30dB @]?? +f}#  
    • 杂散光：<5% 3:l:~Vn  
    }3 fLV  
     \;A50U|r  
    s8`}x_k=  
    5.设计方案 'Qp&,xK  
    9b"}CEw  
    ej)BR'*  
    • 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）。 duZ|mT8Q==  
    • 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）。 D;1 6}D  
    ^+.+I cH  
    `2 %eDFZ  
     (Von;U  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =|j*VF2y"  
     %8rr*l5  
    ,6y-.m7>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 Mo:!jS~a(Z  
    • 用户必须输入所需的信息 @'k,\$/  
    - 入射场 : 9djMsd  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） k'WS"<-  
    - 系统参数 +j)-L \  
    - 制造条件 5p#o1I  
    )D6'k{6M  
     S20 nk.x  
    42b=z//;  
    7.设计过程 Mdy0!{d  
    &k%wOz1vM  
    DRKc&F6Qy  
    nsr _\F\  
    L XTipWKz  
    )n[`Z#  
    ^6N3 nkyZ  
    设计和优化过程由两步完成： ^-c si   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 kp#c:ym  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [7SI<xkv  
     @vQ;>4i.  
    8.系统模拟 n{qa]3  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 U&d-?PI  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 3Aqe;Wf9%+  
    • 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。 Ca`/t8=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 lyOrM7Gs  
    )+Y\NO?O  
     Muc*?wB`  
    {$u@6& B  
    9. 初始几何光学设计的结果 rH} Dt@  
    a-UD_|!  
    Ue>A  
    lhIr]'?l  
    RJ`/qXL  
    感兴趣的优化函数 LNyL>VHkK  
    • 效率满足（>95%） ShsP]$Yp  
    • 信噪比不满足（<30db） iC5JU&l  
    • 杂散光不满足（>5% v0H>iKh7  
     =E6i1x%j  
    +^]PBMM1w  
    +gD)Yd  
    -V<=`e  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4<eJ  
           J~yd]L>  
    =Y=^]ayO/  
    A]~iuUHm  
     6wvhvMkS  
    +2k|g2  
    感兴趣的优化函数 7:R{~|R  
    • 效率满足（>95%） [jtj~]&mO  
    • 信噪比满足（<30db） 3Oig/KZ  
    • 杂散光满足（<5%） NGb! 7Mu9  
    !tFU9Zt  
    11.总结 1+PNy d  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 RZ,<D I  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 E6wST@ r  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 aBA#\eV  
    • 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。 W) Kpnb7  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 \SHD  
     
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