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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。 Lzx/9PPYn  
    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。 ^S(QvoaQ  
    mApl;D X  
    2．模拟任务 Z@AN0?,`~o  
    >D_)z/v?"  
    i8#:y`ai  
    DOE： c<{~j~+  
    相位型衍射 j!@, r^(  
    光束整形器 j9BcoEl:;  
    直径：2mmx2mm [}}q/7Lp  
    形状：圆形 S8C} C#  
    相位级次：16     Cn_r?1{W  
    z+^9)wg9  
    V}FH5z |  
    3.建模任务：入射光场 lbh7`xCR  
    H;+98AIy`  
    O8-Z >;  
    高斯准直激光光束的光束参数 ViUx^e\  
    c2]h.G83  
    • 波长：632.8nm M[e^Z}w.V  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm W'e{2u  
    mqY=N~/O  
    7Q~$&G  
     -67!u;  
    4.建模任务：期望输出光场 uX6rCokr  
    o<5+v^mt#  
    lQ4$d{m`  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: *g4Uo{  
    J8[aVG  
    • FWHM-直径：0.5mm 7'ws: #pC  
    • 边缘宽度：50um - <tTT  
    • 效率：>95% Dj3,SJ*x  
    • 信噪比（SNR）：>30dB m &[(xVM  
    • 杂散光：<5% zXx A"  
    \)2'+R  
      \7e4t  
    j_b/66JyN  
    5.设计方案 4I.)>+8V  
     }s8xr>  
    ('.I)n  
    • 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）。 C\0,D9  
    • 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）。 jPg[LZQ'  
    g<:TsP'|  
    Of eM;)  
     ${97G#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 d-gcXaA-8  
     ]|[mwC4  
    =r&i`L{]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 yz)Nco]  
    • 用户必须输入所需的信息 [lz H%0 V  
    - 入射场 "Q{7X[$$^  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） bvT$/ (7  
    - 系统参数 8SCXA9}  
    - 制造条件 T7(d  
    msOE#QL6a  
     EWWCh0 {  
    +u lxCm_lV  
    7.设计过程 _&]Gw, ~/i  
    gUiZv8C  
    o ,8;=f,7  
    aED73:b  
    D<[kbt 5^7  
    ,<TJh[TzC6  
    52r\Q}v$  
    设计和优化过程由两步完成： `Y, Rk  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 VI.Cmw~S  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 U?EXPi61Z  
     :1~4X  
    8.系统模拟 qporH]J-E  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 semTAoqH  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 i\* b<V  
    • 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。 FQ/z,it_i  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 WGUd@lC~  
    s2#}@b6'.  
     eXkpU7w;  
    Q0L1!}w   
    9. 初始几何光学设计的结果 LDDt=HEY4  
    _?XR;2 ]  
    UUvR>5@n  
    '"6*C*XS  
    }#n d&ND  
    感兴趣的优化函数 e_FoNT  
    • 效率满足（>95%） mlz|KI~\F;  
    • 信噪比不满足（<30db） NkAu<> G _  
    • 杂散光不满足（>5% 31p7oRzr  
     &b]_#c   
    >Hd!o"I  
    ~6[3Km|2  
    ]zI*}(adu  
    10. 后续IFTA优化后的结果 9zpOp-K6  
           jTqE V(  
    *(sv5c!0M8  
    Y*S(uqM  
     ];QX&";Z  
    ; Ji3|=4u  
    感兴趣的优化函数 ^+Vf*YY 8  
    • 效率满足（>95%） 0u I=8j  
    • 信噪比满足（<30db） S AKIFNE  
    • 杂散光满足（<5%） DyRU$U  
    %~N| RSec  
    11.总结 NHhKEx0Gtu  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 o9Tsyjbj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Z|d+1i  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Qn@[{%),4  
    • 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。 ~;oaW<"  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 mC'<Ov<eJ  
     
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