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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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    光券
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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。 <)hA? 3J  
    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。 -?jI{].:8  
    2sezZeMV  
    2．模拟任务 HDmjt+3&n  
    $)HD`E  
    ]xx}\k  
    DOE： 2)iwAu   
    相位型衍射 6MewQ{hi  
    光束整形器 )[t zAaP7  
    直径：2mmx2mm SG5GJCkc  
    形状：圆形  U(d K  
    相位级次：16     n! Dr:$  
     X.q,  
    :\!D 6\o6  
    3.建模任务：入射光场 fwkklg^  
    Aof)WKo  
    1*x;jO>Hk  
    高斯准直激光光束的光束参数 ?%|w?Fdx-  
    0XcH  
    • 波长：632.8nm lx'^vK%F  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm  wZ(H[be  
    j&(Yk"j+  
    _/S qw  
     6`c5\G+  
    4.建模任务：期望输出光场 v>XAzA  
    H%nA"-  
    As}e I!  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: y[D8rFw  
    *]7$/%.D  
    • FWHM-直径：0.5mm Jbv[Ql#  
    • 边缘宽度：50um ?M/H{  
    • 效率：>95% .jXD0~N8q  
    • 信噪比（SNR）：>30dB '%H\ k5^  
    • 杂散光：<5% ]ZMFK>"^%  
    l.@v@T(/  
     H|.cD)&eYy  
    ir{li?kV  
    5.设计方案 rW P -Rm  
    tk5zq-/ d  
     &Hi;>  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 f}!Eu  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 M+L8~BD@  
    /<R[X>]<F  
    Irc(5rD7   
     l%_r3W  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 tl=H9w&@  
     >p`ZcFNs"  
    R<L<kChg  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 @ Y&UP  
    • 用户必须输入所需的信息 R1/h<I:  
    - 入射场 ( kKQs")  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） q:/3uC7   
    - 系统参数 Hrg~<-.La  
    - 制造条件 W{i s2s  
    +F4SU(T  
     (-[73v-w  
    \C}_l+nY  
    7.设计过程 lVYrP|#  
    8#{DBWU  
    *}P=7TuS  
    S]x\Asj;w  
    ls@j8bVv^  
    bzWWW^kNL  
    aGml!N5'  
    设计和优化过程由两步完成： ED;rp 9(  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 fe4Ki  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 '* eeup  
     Bln($lOz  
    8.系统模拟 5hvg]w95;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 X-<l+WP  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 t) l  
    • 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。 (3Dz'X  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 Js'j}w  
    \|YIuzlO4  
     YHOo6syk  
    M-V{(  
    9. 初始几何光学设计的结果 Tl!}Rw~Pg  
    ^1-Vd5g  
    .Y5o&at6s  
    fZgEJsr  
    >]<4t06D  
    感兴趣的优化函数 GWa:C\YK  
    • 效率满足（>95%） ?p'DgL{  
    • 信噪比不满足（<30db） z=6zc-$y 9  
    • 杂散光不满足（>5% l{mC|8X  
     ( u^`3=%n  
     ae>B0#=  
    &e \UlM22  
    'w8p[h (,  
    10. 后续IFTA优化后的结果 '\% Kd+k  
           e X{#F gFc  
    cd(YH! 3  
    vLs*}+f  
     s3[\&zt  
    O?$]/d  
    感兴趣的优化函数 w2) @o >w  
    • 效率满足（>95%） V [Wo9Y\  
    • 信噪比满足（<30db） x K ;#C  
    • 杂散光满足（<5%） Z</57w#-7  
    O_ d[{e=5`  
    11.总结 uqvS  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 *t300`x  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 \IP 9EFA  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 kfgkZ"9  
    • 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。 9/JB n  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 QTospHf`  
     
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