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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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    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。 (7b9irL&cn  
    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。 I;E?;i  
    Ly^bP>2i  
    2．模拟任务 KN657 |f  
    0x5Ax=ut  
    l=l$9H,  
    DOE： ,lvG5B\0  
    相位型衍射 b-#{O=B  
    光束整形器 ,<#Rk 'y$  
    直径：2mmx2mm Keo<#Cc?  
    形状：圆形 ;ZAwf0~  
    相位级次：16     ilJ`_QN  
    n YUFRV$  
    m> P\}A^N  
    3.建模任务：入射光场 gYrB@W; 2  
    et)n`NlcK  
    % PB{jo  
    高斯准直激光光束的光束参数 ]4[%Sv6]G  
    i\/'w]  
    • 波长：632.8nm =JfwHFHd#  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm h0k?(O  
    }}]Lf3;  
    ~BuBma_   
     V~/-e- 9u  
    4.建模任务：期望输出光场 OOXSJE1  
    Xy K,  
    'V:MppQVZ.  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: P)f8 lU^z  
    1~~GF_l?  
    • FWHM-直径：0.5mm k]r4b`x`  
    • 边缘宽度：50um .(cpYKFX  
    • 效率：>95% U*Y]cohh  
    • 信噪比（SNR）：>30dB e<1Ewml(]  
    • 杂散光：<5% tl!dRV92  
    H.;}%id  
     /"k[T  
    579D  
    5.设计方案 9,_~qWw  
    >]ux3F3\  
    XK/l1E3N  
    • 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）。 f9>pMfi:@  
    • 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）。 >I~Q[  
    obF|;fwPnR  
    >%92,hg  
     $},XRo&R  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 H3R{+7  
     NI,>$@{  
    `|AH3v1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 N]/cBGy  
    • 用户必须输入所需的信息 rL"]m_FK  
    - 入射场 ^ /G ;  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^8 ,prxaok  
    - 系统参数 DDGDj)=`  
    - 制造条件 08^f|K  
    vI(LIfe;  
     :nb|WgEc  
    nF]R "  
    7.设计过程 K O\HH  
    !=,zy  
    z{1A x  
    )Z/w|5<  
    5ta;CG  
    .EHq.cde  
    aL&egM*  
    设计和优化过程由两步完成： u e  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 NV/paoyx:*  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 _MIheCvV  
     7.G"U  
    8.系统模拟 RZ{O6~VH  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 O-p`9(_m  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ]C"?xy  
    • 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。 G?,3Zn0  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 tF/Ni*\^rV  
    &P}t<;  
     <aaT,J8%[  
    x5PM ]~"p  
    9. 初始几何光学设计的结果 sDg1nKw(  
    \ Qx%7 6  
    tpA-IL?KQw  
    1QmOUw}yj  
    =EYgck;)  
    感兴趣的优化函数 -U$;\1--  
    • 效率满足（>95%） s Adb0 A  
    • 信噪比不满足（<30db） T'lycc4~a  
    • 杂散光不满足（>5% -lfDoNRhQ  
     2eRk_j]  
    =?y0fLTc  
    5({_2meJ:  
    OYWHiXE6]  
    10. 后续IFTA优化后的结果 85dC6wI4K  
           v36Z*I6)5  
    D[]0/+,  
    j`@`M*)GB  
     G^h:#T  
    Tzj v-9^V  
    感兴趣的优化函数 GL9'dL|  
    • 效率满足（>95%） $u ,6x~>  
    • 信噪比满足（<30db） oKz! Xu%Hl  
    • 杂散光满足（<5%） $i<+O,@-  
    YSPUQ  
    11.总结 G{X7;j e  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 R87@.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 #d[Nm+~ko  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 wS,fj gX  
    • 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。 5"b1: w@  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 K@[Hej6d  
     
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