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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。 y4shW|>5_  
    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。 Xb;CY9&  
    uMqo)J@s  
    2．模拟任务 k`TEA?RfQ  
    vEfX'gyk  
    C(?lp  
    DOE： !_V*VD  
    相位型衍射 KN+*_L-  
    光束整形器 {d7KJmN  
    直径：2mmx2mm [0IeEjL  
    形状：圆形 IlS{>6  
    相位级次：16     E[_Z%zd^  
    e#W@ep|n  
    qtgj"4,:`  
    3.建模任务：入射光场 :.sK:W("v  
    X\YeO> C  
    zHu:Ec7  
    高斯准直激光光束的光束参数 nC`=quM9  
    u2U@Qrs2  
    • 波长：632.8nm LXw&d]P  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ][_:{ N/  
    N 8mK^{  
    Dy8Go4  
     [& hdyLt  
    4.建模任务：期望输出光场 JDMaLo  
    'l<kY\I!%  
    flmcY7ZV  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: (S(=WG  
    My5X%)T>P  
    • FWHM-直径：0.5mm +  ^~n09  
    • 边缘宽度：50um lz# inC|  
    • 效率：>95% @zPWu}&m  
    • 信噪比（SNR）：>30dB oXz:zoNQ  
    • 杂散光：<5% o]k[l ;  
    ~%sDQt\S  
     BKJW\gS2  
    $x`U)pv  
    5.设计方案 Q0M8 }  
    tc# rL   
    ozGK -$  
    • 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）。 ,,,5pCi\  
    • 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）。 _39b8s {  
    6%fU}si,  
    ,rTR |>Z  
     j[=f;&1  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ql_aDo j  
     e4?}#6RF  
    Lqz}h-Ei  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 XFM6.ye  
    • 用户必须输入所需的信息 %=NqxF>>  
    - 入射场 sg9ZYWcL  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） p%,JWZ[  
    - 系统参数 W]reQ&<Z  
    - 制造条件 zzPgLE55  
    g:OVAA  
     L x(Y=  
    !m^WtF  
    7.设计过程 P:CwC"z>sS  
    ;1F3.ibE  
    'JRkS'ay  
    HW{+THNj  
    I,q3J1K  
    :a`l_RMU  
    !QC->  
    设计和优化过程由两步完成： S* <: He&1  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 \t )Zk2  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 LoNz 1KJL  
     t'7)aJMP  
    8.系统模拟 |%TH|?kB  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 IWKQU/l!  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 o2Z# 5-  
    • 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。 g3"`b)M  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 _L&C4 <e'  
    ?;}2 Z)  
     x/5%a{~j2  
    xNl_Q8Z?R^  
    9. 初始几何光学设计的结果 5qUyOkI  
    yPuT%H&i  
    Vx?a&{3]-  
    &~ uzu{  
    t[0gN:s  
    感兴趣的优化函数 Ue~M .LZb  
    • 效率满足（>95%） Rz%+E0  
    • 信噪比不满足（<30db） L# (o(4g2  
    • 杂散光不满足（>5% #O`n Q  
     Jf4D">h  
    R%54!f0 %  
    7pr@aA"vgj  
    d94Lc-kq^  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Q<Utwk?nL  
           >5)$Qtz#  
    NcFHvK  
    x!gu&AA<*  
     APy&~`  
    u9sffX5x[J  
    感兴趣的优化函数 /R@eOl}D  
    • 效率满足（>95%） E+F!u5u  
    • 信噪比满足（<30db） Q+Jzab  
    • 杂散光满足（<5%） JZ80|-c  
    i>>_S&!9p  
    11.总结 :\gdQG  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 Tig`4d-%  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZShRE"`  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ANi}q9SC  
    • 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。 ,in`JM<o  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 `3\5&Bf  
     
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