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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。 o1+]6s+j}  
    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。 cLC7U?-  
    RQNi&zX/  
    2．模拟任务 X{9o8 *V  
    olxP`iK  
     o f  
    DOE： $VIq)s2az|  
    相位型衍射 e/jM+%  
    光束整形器 |9Ks13?Ck  
    直径：2mmx2mm j88sE MZ  
    形状：圆形 h xJgxM  
    相位级次：16     iDc|9"|Tf3  
    6FMW g:{  
    _O9H. _E  
    3.建模任务：入射光场 eH/\7)z  
    pY#EXZ#   
    2_b'mepV  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^QR'yt3e  
    )uuEOF"w  
    • 波长：632.8nm 8;&S9'ci  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G<6grd5PP  
    pF+wH MhUe  
    <dPxy`_  
     m@yVG|eP#  
    4.建模任务：期望输出光场 C?|3\@7  
    N4|q2Jvj6  
    eE`1;13;  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: \[I .  
    NVWeJ+w  
    • FWHM-直径：0.5mm #ic 2ofI  
    • 边缘宽度：50um y]f^`2L!8>  
    • 效率：>95% A=]F_  
    • 信噪比（SNR）：>30dB H<7DcwXv  
    • 杂散光：<5% s Xk?.A_D  
    cGzYW~K  
     @Qjl`SL%O^  
    ^|i\d \  
    5.设计方案 mX.3R+t  
    E816 YS='  
    yXo0z_ G  
    • 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）。 G_N-}J>EP  
    • 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）。 yx w27~  
    $"{3yLg  
    B~g05`s  
     #Y>%Dr&  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 'Mx K}9  
     R:BBNzY}f  
    3H}~eEg,  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 S*m`'  
    • 用户必须输入所需的信息 JBEgiQ/  
    - 入射场 AKC foJ  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Etc?;Z[F#  
    - 系统参数 bZay/ Zkj  
    - 制造条件 6`baQ!xc.  
    hi D7tb=g~  
     <kXV1@>  
    V*7Z,nA  
    7.设计过程 G1;'nwf}  
    Xm=^\K3  
    nB@iQxcz  
    nHA`B.:B  
    m{$tO;c/Q  
    }vUlTH  
    ^A "lkV7  
    设计和优化过程由两步完成： ]pRfY9w  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 L+~YCat|$U  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 7?!Z+r  
     keQXJ0  
    8.系统模拟 ]%<Q:+38  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 1u"*09yZd  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ?%xhe  
    • 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。 M o"JV  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 x !:9c<  
    q 5v?`c  
     lO2T/1iMTW  
    JXLWRe  
    9. 初始几何光学设计的结果 g#'fd/?Q  
    42J';\)oP  
    U.hERe ~X  
    Vy% :\p+  
    }6CXJ+-UR  
    感兴趣的优化函数 "0H56#eW  
    • 效率满足（>95%） b%[ nB  
    • 信噪比不满足（<30db） fZ6 fV=HEF  
    • 杂散光不满足（>5% 7edPH3  
     dm,}Nbc91(  
    s !hI:$J.  
    ]/o12pI  
    x!C8?K =|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 2B9 i R  
           RrO0uadmn  
    +=6RmId+X  
    ."IJmv  
     s^g.42?u  
    z;y^t4 ^9  
    感兴趣的优化函数 GDHK.?GY  
    • 效率满足（>95%） t/d',Khg  
    • 信噪比满足（<30db） _)zmIB(}m  
    • 杂散光满足（<5%） Q&Z4r9+Z  
    ]{,Gf2v;;d  
    11.总结 ~MhgAC  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 h6\3vfj^f  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 FJ{,=@  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 mvHh"NJ  
    • 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。 BKC7kDK3H  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QE 45!Z g  
     
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