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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。 WwF~d+>|C  
    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。 y-p70.'{U  
    6) oLus  
    2．模拟任务 ihh4pD27g  
    2)#K+O3c  
    E3@QI?n^^  
    DOE： \Gm-MpW  
    相位型衍射 E_F5(x SA  
    光束整形器 {7cX#1  
    直径：2mmx2mm )&era ` e[  
    形状：圆形 E^GHVt/.  
    相位级次：16     V._6=ZJ  
    Zh5RwQNE~  
    5qg2Zc~  
    3.建模任务：入射光场 ;fw1  
    /&u<TJ4  
    A^ _a3$,0  
    高斯准直激光光束的光束参数 xD&^j$Em  
    ]0;864X0  
    • 波长：632.8nm |/g W_;(  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm IchCACK  
    U. AjYez  
    | K?#$~  
     WwC 5!kZ  
    4.建模任务：期望输出光场 LG~S8u  
    ZpUCfS)|&  
    7r|(}S  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: bX.ja;;   
    *A}cL  
    • FWHM-直径：0.5mm QKN<+,h!z>  
    • 边缘宽度：50um v7%X@j]ji  
    • 效率：>95% b}T6v  
    • 信噪比（SNR）：>30dB  tvXW  
    • 杂散光：<5% T!wo2EzE  
    awv De  
     eI1GXQ%  
    )s1Ib4C  
    5.设计方案 5XuT={o  
    ]$U xCu  
    ?ER-25S  
    • 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）。 T&86A\D\z  
    • 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）。 Z~A@o ""F  
     g PAX4'  
    L< zD<M  
     1!pa;$L  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 9%* wb`&  
     F}"]92  
    JFgoN,xn  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 /-6S{hl9Ne  
    • 用户必须输入所需的信息 j CTAKaq  
    - 入射场 =A Vg Iv  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） lpH=2l$>?  
    - 系统参数 I@Xn3oN  
    - 制造条件 8Ld:"Y#  
    7bxA]s{m  
     OB ~X/  
    4tSv{B/}  
    7.设计过程 /ywD{*  
    [~:-&  
    2,aPr:]  
    pT?Q#,fh  
    XC7%vDIt  
    Le"oAA#[  
    \7"@RHcihB  
    设计和优化过程由两步完成： h7s; m  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 2MA]jT  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 65ly2gl  
     ;n\= R 5.  
    8.系统模拟 r_EcMIuk  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 *5<Sr q'  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _Lw OOZj  
    • 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。 Q-#$Aa  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 A]L%dFK  
    PpLU  
     ;,&8QcSVY  
    bqanFQj  
    9. 初始几何光学设计的结果 #d{=\$=  
    MxzLK%am  
    8G>>i)Sbg  
     p0.|<  
    &rDM<pO #-  
    感兴趣的优化函数 fjnTe  
    • 效率满足（>95%） \:> Wpqw  
    • 信噪比不满足（<30db） I ];M7  
    • 杂散光不满足（>5% s] /tYJYl  
     U|G|l|Bl  
    "^I mb,  
    k`".  
    g<*BLF  
    10. 后续IFTA优化后的结果 J8y0d1SG  
           y}C`&nW[=  
    g~UUP4<$"  
    8 i&_Jgmr  
     yGg,$WM  
    {b]aC  
    感兴趣的优化函数 PL{Q!QJK'  
    • 效率满足（>95%） _WX#a|4h{  
    • 信噪比满足（<30db） s<x1>Q7X~  
    • 杂散光满足（<5%） ?)'~~ @NkH  
    ( *G\g=D  
    11.总结 q.Nweu!jQ  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ?Z\Yu'  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 reo{*) %  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 co _oMc  
    • 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。 W~_t~Vg5  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 = sAn,ri  
     
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