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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 正序阅读 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。 &[,g `S0  
    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。 9|WBJ6  
    KK4>8zGR  
    2．模拟任务 #Z<pks2 y  
     A]R7H1  
    ,6Sa  
    DOE： 11}sRu/  
    相位型衍射 !Sr^4R+Z  
    光束整形器 3 lH#+@  
    直径：2mmx2mm Je_Hj9#M\d  
    形状：圆形 75i M_e\  
    相位级次：16     k1Zu&4C\  
    !P/ ]o  
    S+H#^WSt  
    3.建模任务：入射光场 /+4Dq4{ t)  
    6-va;G9Fc  
    *- $u\?$  
    高斯准直激光光束的光束参数 QT{$2 7;  
    ;wND?:  
    • 波长：632.8nm x n)FE4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm zOYkkQE3mJ  
    '&Ox,i]t  
    IIeEe7%#  
      84L!r  
    4.建模任务：期望输出光场 f/Km$#xOr  
    @v_E' 9QG^  
    ^ L'8:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ^% BD  
    &:=   
    • FWHM-直径：0.5mm (bt^L3}a  
    • 边缘宽度：50um pC(AM=RY!  
    • 效率：>95% &RRggPx"k  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^k&zX!W  
    • 杂散光：<5% s([9 /ED  
    x={t}qDS8  
     AbUU#C7  
    Tj*o[2mD  
    5.设计方案 wOE_2k  
    /k<*!H]KSg  
    5FqUFzVqsl  
    • 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）。 RI w6i?/I  
    • 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>]IP<  
    hor ok:{  
    2T5@~^:7u  
     RBr  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 HP|,AmVLl  
     :i0xer  
    acB,u&  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。  w J!  
    • 用户必须输入所需的信息 O/_} O_rR  
    - 入射场 <kn#`w1U'  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Q nZR  
    - 系统参数 GiHJr1  
    - 制造条件 .6!]RA5!=  
    +f\tqucI3  
     %_M B-  
    Fdd$Bl.&XS  
    7.设计过程 ]w%7/N0R  
    N rVQK}%K  
    tnqW!F~  
    \^EjE  
     &N0W!  
    t(lTXG  
    Bx E1Ky8@A  
    设计和优化过程由两步完成： lO%Z4V_Mj  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [=e61Z  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '\1%%F7  
     R.A}tV=j#  
    8.系统模拟 *[ Wh9 ,H  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 ~J)4(411  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ( NjX?^  
    • 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。 yN{Ybp  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 <S $Z  
    fouy??  
     S7aSUt!  
    wX#\\Jgi  
    9. 初始几何光学设计的结果 1|/2%IDUI  
    Y+upZ@Ga  
    dp)lHBV  
    (n"M)  
    "$0f.FO:i  
    感兴趣的优化函数 kKE 2~ q  
    • 效率满足（>95%） Q C~~  
    • 信噪比不满足（<30db） rC_K L  
    • 杂散光不满足（>5% :KX/`   
     v8*ZwF  
    \nkqp   
    ct~lt'L\  
    5 1 x^gX|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 4 CX*,7LZ  
           XF^c(*5  
    EXa6"D  
    8>pFpS  
     [FiXsYb.8  
    KN}[N+V>  
    感兴趣的优化函数 ;i:Uoyi  
    • 效率满足（>95%） ip>dHj z  
    • 信噪比满足（<30db） 9%zR ? u  
    • 杂散光满足（<5%） P]y2W#Rs  
    Q7=J[,V:2  
    11.总结 DT9i<kl  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 !\awT  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。  k[vn:  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 #Q'i/|g   
    • 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。 ~PlwPvWo  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lq.0?(  
     
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