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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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    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。 {)`tN&\  
    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。 OK] _.v}  
    kO3N.t@n  
    2．模拟任务 0 k (su  
    7jS`4,  
    `*Ju0)g1  
    DOE： ?+P D?c7  
    相位型衍射 {,X}Btnwp  
    光束整形器 F`Ld WA  
    直径：2mmx2mm %|izt/B  
    形状：圆形 ,@Fde=Lw  
    相位级次：16     [,a2A  
    TC* 78;r  
    H13kNhV9  
    3.建模任务：入射光场 hU|TP3*  
    sx^0*h-Qq  
    {t%Jc~p{  
    高斯准直激光光束的光束参数 |Y tZOQu  
    CT0 ~  
    • 波长：632.8nm "3;b,<0  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ^'G,sZ6'Nh  
    1@Gmzh  
    6%A_PP3Z  
     w,x'FZD  
    4.建模任务：期望输出光场 #d*)W3e2{  
    I xk+y?  
    PZ.q  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: eEmuE H@X  
    $8{v_2C){  
    • FWHM-直径：0.5mm ozOvpi:k3%  
    • 边缘宽度：50um uGz>AW8a3  
    • 效率：>95% wa%;'M&  
    • 信噪比（SNR）：>30dB #qDMUN*i  
    • 杂散光：<5% 78UE?) X"  
    eqQ=HT7J  
     cii! WCu  
    efrVF5,y?  
    5.设计方案 I&JjyR  
    T$IwrTF@?  
    e. '6q ($3  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 cCB YM  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ?,z/+/:  
    o>jM4sk$  
    Wz+7CRpeP  
     ;7*R;/  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Wi2Tg^  
     ;_6 CV  
    = P@j*ix  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 J ?^R 1  
    • 用户必须输入所需的信息 ?B['8ju  
    - 入射场 :cA%lKg  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） xe@11/F  
    - 系统参数 $d\>^Q  
    - 制造条件 O.z\ VI2f  
    "n%0L4J  
     (T|q]29  
    0^9%E61YR  
    7.设计过程 0K'^g0G  
    .8dlf7* ,  
    ',bSJ4)Y  
    fP8iz `n  
    yOswqhz  
    nsN|[E8  
    )8&;Q9'o  
    设计和优化过程由两步完成： EWC{896,  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 <! Z06  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 [ f;o3  
     73kU\ux  
    8.系统模拟 $_f"NE}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 >_|$7m.?n[  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @/W~lJ!e  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 ;!(GwgllD  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 #5X535'ze  
    !]C=5~B BI  
     T)o>U &KNP  
    ZG$PW< 73~  
    9. 初始几何光学设计的结果 <^da-b>C  
    zff<#yK1  
    ~-f"&@){,  
    *W-:]t3CR  
    v}sk %f  
    感兴趣的优化函数 952l1c!  
    • 效率满足（>95%） 0sfb$3y  
    • 信噪比不满足（<30db） $5\+Q W  
    • 杂散光不满足（>5% bPA >xAH  
     2bu>j1h  
    @@V{W)r l  
    ;~-M$a }4  
    CK9FAuU  
    10. 后续IFTA优化后的结果 .R]DT5  
           BcxALRWE  
    3 =-V!E  
    !2F X l;  
     Q N]y.(S)y  
    7g|EqJ7  
    感兴趣的优化函数 ^v5<*uf%m  
    • 效率满足（>95%） #HTq \J!  
    • 信噪比满足（<30db） }fJLY\  
    • 杂散光满足（<5%） -pW*6??+?  
    nArG I}@  
    11.总结 Ajm4q_  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 3IG<Ot9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 D{rM  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 \l1==,wk  
    • 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。 y.$Ae1a=  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 &embAqW:  
     
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