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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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    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。 Ef7 Kx49I  
    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。 -'ZP_$sA  
    6C)OO"Bc  
    2．模拟任务 c5Offnq'1  
    '"I"D9;9  
    ,kLeK{   
    DOE： ti'OjoJL  
    相位型衍射 QAu^]1;  
    光束整形器 } 1c5#Ym  
    直径：2mmx2mm ZtIK"o-|!  
    形状：圆形 dU+1@_  
    相位级次：16     Y/{Z`}  
    V1(eebi|  
    H#6J7\xcS  
    3.建模任务：入射光场 #He:p$43  
    yQ&;#`!'  
    23Eg|Xk  
    高斯准直激光光束的光束参数 po{f*}gas]  
    D4`7,JC}<  
    • 波长：632.8nm p%j@2U  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm `GH6$\:  
    ULsz<Hj  
    c L84}1QD  
     SR8[ 7MU  
    4.建模任务：期望输出光场 igz&7U8gg  
    :%s9<g;-h_  
    =L&_6lb  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: &4DvZq=  
    !a1jc_  
    • FWHM-直径：0.5mm LG51e7_gFi  
    • 边缘宽度：50um k%c ?$n"  
    • 效率：>95% <y!6HJ"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Qa"R?dfr  
    • 杂散光：<5% =(zk-J<nY  
    6:QJ@j\  
     _Z9I')  
    N[=nh)m7b  
    5.设计方案 )v'3pTs2  
    [_b10Z'{  
    w6Ue5Ix,!  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 \QYs(nm?k  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 'O2{0  
    RU[{!E  
    q-p4k`]  
     +}z T][9w  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 nj)M$'  
     =g?r.;OO  
    _3ZZ-=J:=*  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 o$2fML  
    • 用户必须输入所需的信息 l *pCG`@J#  
    - 入射场 2R.YHj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） b/WVWDyob/  
    - 系统参数 ~d>O.*Q)  
    - 制造条件 %lEPFp  
    ]}C#"Xt  
     OB5{EILej  
    'gQm%:qU3r  
    7.设计过程 ,ad~ 6.Z_)  
    @bS>XWI>  
    2{ }5WH  
    -3ha LdRk6  
    b>;5#OQfn  
    awMm&8cIM  
    5wr0+Xo  
    设计和优化过程由两步完成： TlAY=JwW  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 KvC:(Vqj  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 B>-Iv _  
     2<YHo{0BLS  
    8.系统模拟 0p&:9|'z  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 bm(0raugs  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 g'hBs D1'  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 yBq4~b~[  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 0^tF_."Y  
    mN*9X[ >x  
     mrk Q20D  
    i^="*t\i  
    9. 初始几何光学设计的结果 V?%>Ex$  
    k&@JF@_TI  
    "'s`?  
    >q4nQ/eP  
    vy6NH5Q  
    感兴趣的优化函数 (\#j3Y)r  
    • 效率满足（>95%） (w@|:0t^y[  
    • 信噪比不满足（<30db） M[HPHNsA&  
    • 杂散光不满足（>5% ?=f\oH$  
     \-`L}$  
    {/ZB>l@D>8  
    9sJbz=o]r  
    7{/qQGL  
    10. 后续IFTA优化后的结果 T3wR0,  
           )` '  
    ?RrJYj1  
    kRZ(  
     }evc]?1(  
    Q y$8!(  
    感兴趣的优化函数 "fS9Nx3  
    • 效率满足（>95%） {I`B?6K5  
    • 信噪比满足（<30db） [,xFk* #  
    • 杂散光满足（<5%） T\. 8og  
    d ID] {  
    11.总结 u;1#eP\;  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `hI1  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 jAN(r>zVL  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 xLq+n jH E  
    • 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。 dax|4R  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ~d){7OG  
     
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