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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。 L2ydyXIsd  
    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。 C; N6",s!  
    y]m: {  
    2．模拟任务 DfD >hf/  
    Y(.e e%;,  
    _9 ]:0bDUo  
    DOE： |JxVfX8^  
    相位型衍射 ehr-o7](  
    光束整形器 1 _?8OU  
    直径：2mmx2mm :_~.Nt  
    形状：圆形 ir_XU/ve  
    相位级次：16     'z(Y9%+a  
    3SP";3+  
    O -1O@:}c  
    3.建模任务：入射光场 A iM ukd,  
    e~N&?^M  
    :ZV |8xI  
    高斯准直激光光束的光束参数 "w'pIUQ3,  
    o$sD9xx  
    • 波长：632.8nm [-])$~WfW  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6]?mjG6  
    %8FfP5#  
    i[!|0U`p  
     sFTAE1|  
    4.建模任务：期望输出光场 ?,>3uD#  
    mH&7{2r  
    OlOOg  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: p%I'd^}.!  
    )S g6B;CJ  
    • FWHM-直径：0.5mm nF<K84  
    • 边缘宽度：50um L,[Q/ $S8  
    • 效率：>95% u}[ a  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ]#)(D-i  
    • 杂散光：<5% $r/$aq=K  
    u 2 s  
     Zv;nY7B  
    '[ t.  
    5.设计方案 SK}sf9gTv  
    8tx*z"2S  
    bC `<A  
    • 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）。 h0tiWHw  
    • 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）。 ~~W.]>f  
    %Jt35j@Ee  
    Qr$'Q7  
     :?6HG_9X  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .xJ54Vz  
     IA2VesHb  
    GY%9V5GB  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 |g&V? lI  
    • 用户必须输入所需的信息 nR{<xD^  
    - 入射场 3 7BSJ   
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） >n"0>[:4  
    - 系统参数 3W?7hh  
    - 制造条件 dy&G~F28  
    0cS$S Mn{  
     q`*.F#/4c  
    qUJ"* )S  
    7.设计过程 o[ZjXLJzV  
    )p\`H;7*V4  
    g0B] ;Y>(  
    46>rvy.r  
    "iSY;y o  
    Nny*C`uDF  
    tbS hSbj  
    设计和优化过程由两步完成： ?b]zsku8  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 J&A1]T4d  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 {`!6w>w0  
     KU|W85ye  
    8.系统模拟 vB7Gx>BQd  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 /vSGmW-*  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #X-C~*|>j  
    • 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。 ?Lg<)B9   
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ojM'8z 0Hn  
    <:9 ts@B  
     \s)MN s  
    w-K A~  
    9. 初始几何光学设计的结果 <=.6Z*x+  
    l U/Xi  
    #]}Ii{1?Y  
     /a1uG]Mt  
    xuXPVJdi  
    感兴趣的优化函数 5 A0]+)5E8  
    • 效率满足（>95%） KhR3$|fH<  
    • 信噪比不满足（<30db） vb>F)X?b_  
    • 杂散光不满足（>5% w/#7G\U  
     "'v+*H 3  
    )g@+ MR  
    ED` 1)1<  
    f;'*((  
    10. 后续IFTA优化后的结果 5M5Bm[X  
           DT]4C!dh  
    z*},N$2=  
    IWv(G Qx  
     yj:@Fg-3g  
    i@rtt M  
    感兴趣的优化函数 2y`h'z  
    • 效率满足（>95%） x1 |/  
    • 信噪比满足（<30db） mx9vjW fy  
    • 杂散光满足（<5%） ljbAfd  
    $mJv\;t  
    11.总结 }b2YX+/e$f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 c+FTt(\8.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 7NvKp inQ  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 pT,8E(*l2  
    • 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。 zH1 ;h  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 T_*inPf  
     
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