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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。 V9vTsmo(  
    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。 9sP0D  
    S/ *E,))m  
    2．模拟任务 n<,BmVQ  
    &m3lXl  
    wkq 66?  
    DOE： NbobliC=  
    相位型衍射 "%_+-C<L4  
    光束整形器 e.C)jv6qr  
    直径：2mmx2mm (Z*!#}z`  
    形状：圆形 _!6jR5&r,  
    相位级次：16     J,hCvm  
    ' QG?nu  
    u, ff>/1  
    3.建模任务：入射光场 <%d>v-=B  
    Z;i:](  
    ^~dWU>  
    高斯准直激光光束的光束参数 O^.#d  
    'F<TSy|4kI  
    • 波长：632.8nm a#4?cEy  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm dG{A~Z z  
    Ri{=]$  
    _w{Qtj~s|  
     _-D{-Bu#  
    4.建模任务：期望输出光场 +0&/g&a\R  
    NUZl`fu1Z4  
    9p/Bh$vJ  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: . vV|hSc  
    UZMd~|  
    • FWHM-直径：0.5mm -@s#uA h  
    • 边缘宽度：50um ^c<Ve'-  
    • 效率：>95% ]'}L 1r  
    • 信噪比（SNR）：>30dB  Sf'CN8  
    • 杂散光：<5% A<{{iBEI`  
    pb}*\/s  
     DF= *_,2/  
    %A`+WYeuX  
    5.设计方案 uYN`:b8  
    *T/']t  
    Z~CjA%l  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 | (93gJ  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 _U(  
    l-Z4Mq6*L  
    %Zi} MPx  
     +rd+0 `}C  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 29Ki uP  
     0;k# *#w  
    cr3^6HB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 <YY14p  
    • 用户必须输入所需的信息 {mg2pfhB!  
    - 入射场 b;n[mk  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ! mHO$bQ"  
    - 系统参数 >A= f 1DF  
    - 制造条件 }tz7b#  
    C_Dn{  
     wT@og|M  
    &8H'eAA  
    7.设计过程 Cy e.gsCT  
    6Oq 7#3]  
    )e{aN+  
    5+vaE 2v  
    mt .sucT  
    I,tud!p`  
    w:0E(z  
    设计和优化过程由两步完成： iTwm3V P  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Y4-t7UlS;  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 Y]>t[Lo%  
     _)8s'MjA:&  
    8.系统模拟 ;u JMG  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 P0@,fd<  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。  R&&4y 7  
    • 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。 V!Uc(  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ~$'awY  
     ];m_4  
     L0,'mS  
    l#o ~W`  
    9. 初始几何光学设计的结果 1Mzmg[L8  
    ll^#JpT[S  
    )`:UP~)H  
     ?9/G[[(  
    c{|p.hd  
    感兴趣的优化函数 %J(:ADu]  
    • 效率满足（>95%） e ,(mR+a8  
    • 信噪比不满足（<30db） _>+Ld6.T6  
    • 杂散光不满足（>5% T)/eeZ$  
     fhiM U8(&  
    vXs"Dst  
    1}x%%RD_  
    N8jIMb'<  
    10. 后续IFTA优化后的结果 `yyG/l  
           [y(MCf19  
    4(+PD&_J  
    SUiOJ[5,  
     B\~}3!j  
    -@'FW*b  
    感兴趣的优化函数 ^#pEPVkY  
    • 效率满足（>95%） y[;>#j$  
    • 信噪比满足（<30db） Q ,g\  
    • 杂散光满足（<5%） h p1Bi  
    A.SvA Yn  
    11.总结 ?<!|  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 y29m/i:  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Q &8-\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 e~OpofJNb  
    • 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。 Jy)/%p~  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 sJZ iI}Xc  
     
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