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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。 enbN0  
    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。 tY$ty0y-e  
    x:n9dm  
    2．模拟任务 ;c m wh<  
    rGn5Q V  
    ngkeJ)M0$  
    DOE： vBnKu  
    相位型衍射 ]~ #+ b>  
    光束整形器 a._^E/EV  
    直径：2mmx2mm }Uwkef.Q  
    形状：圆形 _5U%'\5s  
    相位级次：16     @1/}-.(n  
    [zh4W*K_cq  
    X6Nm!od'  
    3.建模任务：入射光场 }*B qi7E>  
    1IF'>*  
    PK 2Rj%  
    高斯准直激光光束的光束参数 DUuC3^R  
    .,ppGc| *  
    • 波长：632.8nm v`_i1h9p{  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm v/aPiFlw  
    m[@%{  
    vNK`Y|u@  
     5v !DYx  
    4.建模任务：期望输出光场 rAlh& ?X  
    FD XWFJ  
    nqurY62Ip  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: %Vw|5yA4  
    s#+"5&!s  
    • FWHM-直径：0.5mm '!+ P{  
    • 边缘宽度：50um \`P2Yq  
    • 效率：>95% <*A|pns  
    • 信噪比（SNR）：>30dB W? "2;](  
    • 杂散光：<5% h+B'_ `(  
    E~<(i':  
     Y0Hq+7x  
    \tiUE E|k  
    5.设计方案 +3/k/W  
    +gbX}jF0%  
    -TK|Y"  
    • 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）。 "RV`L[(P*k  
    • 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）。 *l>[`U+  
    L@1,7@  
    )KaLSL>  
     r 1l/) ;  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 o27 3|*  
     e(OwS?K  
    7d|*postv  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 .])>A')r  
    • 用户必须输入所需的信息 '!j #X_;  
    - 入射场 6?1s`{yy  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） XD $%  
    - 系统参数 QMXD9H0{  
    - 制造条件 3d,-3U  
    9SRfjS{7  
     "8wf.nZ  
    ;Pol#0_(  
    7.设计过程 qYgwyj=4  
    5+e>+$2  
    a,/M'^YyN  
    (R4PD  
    E^Q@9C<!d  
    Af2=qe  
    kq)+@p  
    设计和优化过程由两步完成： ~q0I7M  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Hv8SYQ|  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 'O.+6`&  
     y-w2O]  
    8.系统模拟 `ir&]jh.A  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 @k=cN>ZMc  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 U0NOU#  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 >.DF"]XM  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 F^ I\X  
    }1U#Ve,=_  
     v-P8WFjca  
    Q)x?B]b-  
    9. 初始几何光学设计的结果 ;j>*;Q`  
    u~$WH, P3  
    Ni+3b  
    vVI6m{zYV  
    eq^TA1>T  
    感兴趣的优化函数 >;&Gz-lm  
    • 效率满足（>95%） bjPka{PBj  
    • 信噪比不满足（<30db） N=OS\pz  
    • 杂散光不满足（>5% S304ncS|M  
     EKqi+T^=F  
    c u\ls^  
    W3^zIj  
    v#RW{kI  
    10. 后续IFTA优化后的结果 V -q%r  
           F0@Qgk]\  
    {F'Az1^I=  
    r8IX/ ,  
     CD^CUbGk  
    q^Z~IZ8IT  
    感兴趣的优化函数 7SBM^r}  
    • 效率满足（>95%） :ar?0  
    • 信噪比满足（<30db） z )5S^{(  
    • 杂散光满足（<5%） )8[ym/m  
    -u6}T!  
    11.总结 i\(\MzW*'  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 \M7I&~V  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 . 3Gn ZR,L  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kGpV;F==*  
    • 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。 UE^D2u  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 pJd0k"{  
     
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