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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。 W'4/cO  
    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。 jt}Re,  
    MT/jpx  
    2．模拟任务 \dHqCQ  
    :$D*ab^^P  
    kgo#JY-4  
    DOE： CE3l_[c  
    相位型衍射 8C{&i5kj\E  
    光束整形器 |jIHgm  
    直径：2mmx2mm &m3-][ !n  
    形状：圆形 \=0;EI-j  
    相位级次：16     Wx0i_HFR  
    b d 1^  
    `%Fp'`ZM$8  
    3.建模任务：入射光场 <ww D*t  
    `ArUoYb B  
    d.+*o  
    高斯准直激光光束的光束参数 3A,N1OXG  
    -H%v6E%yh  
    • 波长：632.8nm O_;BZzT  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6Rfv3  
    UIEvwQ  
    2_pF#M9  
     xCZ_x$bk  
    4.建模任务：期望输出光场 lfAy$qP"}  
    ,g?ny<#o  
    =G}a%)?As\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: qlcd[Y*B  
    })O S2F  
    • FWHM-直径：0.5mm yepRJ%mp  
    • 边缘宽度：50um mW{;$@PLF"  
    • 效率：>95% Fizrsr 6%  
    • 信噪比（SNR）：>30dB \hX,z =  
    • 杂散光：<5% bkJ bnW=  
    |it*w\+M  
     !EIH"`>!  
    P' VHga  
    5.设计方案 Z0&^(Fb  
    zh) &6'S\  
    ~ n<|f  
    • 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）。 ^X&`YXjuN  
    • 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）。 :Ak^M~6a5  
    CRo'r/G  
    OD'~t,St  
     /K!)}f( 6  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 bZ_&AfcB  
     /6rjGc  
    Q%O9DCi  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ,P <I<QYu  
    • 用户必须输入所需的信息 Z kw-a  
    - 入射场 =+X*$'<J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 7ZI{A*^vB  
    - 系统参数 l]|&j`'O  
    - 制造条件 D&m1yl@\J  
    n`= S&oKH  
     EG\L]fmD  
    9-n]_AF`0  
    7.设计过程 `G":y[Q  
    m LajiZ Bf  
    ^(&2  
    SsX$l<t*  
    :G#%+,  
    Q+f |.0r  
    u|23M,  
    设计和优化过程由两步完成： pJg:afCg  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 %;4#?.W8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 n^QDMyC;I  
     q"Bd-?9  
    8.系统模拟 UP-2{zb |?  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 :C;fEJN  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 hak#Iz0[C  
    • 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。 |g7)A?2J~  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Ty b_'|?rW  
    Yaq0mef0  
     Z2{$FN  
    <=uO*s>%  
    9. 初始几何光学设计的结果 2;]tItd1  
    Q \X_JZ  
    [ 2@Lc3<  
    bY`Chb.  
    0D:uM$ i]  
    感兴趣的优化函数 VFV8ik)  
    • 效率满足（>95%） ZHen:  
    • 信噪比不满足（<30db） &[\zs&[@y  
    • 杂散光不满足（>5% y%--/;  
     y~_x  
    ~=wBF  
    XF{2'x_R  
    D vEII'-h  
    10. 后续IFTA优化后的结果 j,,#B4b  
           w;VUP@Wm  
    ve#[LBOC8  
    *y"|/_ *  
     >&<D.lx  
    !4F@ !.GG!  
    感兴趣的优化函数 ICoZ<;p  
    • 效率满足（>95%） tSDp>0yZ3  
    • 信噪比满足（<30db） X pXhg*}K  
    • 杂散光满足（<5%） jbOzbxR?  
    ^(xVjsHp#  
    11.总结 i\36 s$\  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 P\c0Q;){h"  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 !/&~Feb  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 n=fR%<v  
    • 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。 etW-gbr  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 g2 V $  
     
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