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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。 N0s)Nao4  
    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。 =N,KVMxw  
    `Tzq vnn  
    2．模拟任务 4'BzW Z;_a  
    "X']_:F1a  
    UQ|zSalv,  
    DOE： ^H+j;K{5,  
    相位型衍射 bw*@0;  
    光束整形器 $ Z;HE/ 3  
    直径：2mmx2mm ?`F")y  
    形状：圆形 CiP-Zh[gZ  
    相位级次：16     LvpHR#K)F5  
    {nQ}t }B  
    !DnG)4#  
    3.建模任务：入射光场 |-7<?aw"  
    X7kJWX  
    IidZ -Il  
    高斯准直激光光束的光束参数 \h^bOxh  
    a@@!Eg A  
    • 波长：632.8nm y? [*qnPj  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm }\u~He%  
    C!w@Naj  
    gb:Cc,F,%  
     K. G#[  
    4.建模任务：期望输出光场 /3%]Ggwe  
    *9^CgLF  
    SX}GKu  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: |xzqYu?o  
    c : *wev  
    • FWHM-直径：0.5mm PqcuSb6  
    • 边缘宽度：50um [[D}vL8d  
    • 效率：>95% HZQI|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB #)R;6"  
    • 杂散光：<5% We#*.nr{3Z  
    &3{:h  
     >/n5=RWh  
    M;MD-|U  
    5.设计方案 ]_BG"IR!..  
    _0F6mg n  
    (p} N9n$  
    • 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）。 sSG]I%oB3  
    • 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）。 ~s^&*KaA  
    w & RpQcV  
     v )7d  
     3:Co K#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 e;3$7$n Pv  
     ,h/0:?R KW  
    b&~uK"O'7d  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 54F([w  
    • 用户必须输入所需的信息 W&06~dI1!  
    - 入射场 4v2(YJ%u  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） d; #9xD'  
    - 系统参数 ^Hq}9OyS9  
    - 制造条件 n+GCL+Mo  
    ciC4V^f  
     uy\YJ.WMQ  
    n]Dq  
    7.设计过程 M`?/QU~  
    }T c)M_  
    \((>i7C  
    66L*6O4  
    {bETHPCf  
    HTqikw5X  
    [F/xU  
    设计和优化过程由两步完成： l"*>>/U k  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 Wq{'ZN  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 * )]SsM1  
     O1#rCFC|y  
    8.系统模拟 dN*<dz+4r  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 %oor7 -l  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 DBmcvC  
    • 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。 Fah}#,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 6  09=o+  
     L<QDC   
     |e< U%v  
    q',a7Tf:  
    9. 初始几何光学设计的结果 xBw"RCBz^  
    +^69>L2V  
    9q8 rf\&  
    19# )# n^  
    w@:o:yLS  
    感兴趣的优化函数 PPq*_Cf  
    • 效率满足（>95%） *<0g/AL  
    • 信噪比不满足（<30db） Z#J{tXZc  
    • 杂散光不满足（>5% b&_p"8)_  
     I(7gmCV  
    mmjB1 L  
    pP/o2  
    dJ&s/Z/>E  
    10. 后续IFTA优化后的结果 U73`HDJ  
           T8m%_U#b  
    ?=4t~\g?  
    EEo+#  
     YJL=|v  
    l|up3A3)  
    感兴趣的优化函数 & {/ u>,  
    • 效率满足（>95%） O0{v`|w9+  
    • 信噪比满足（<30db） &GZR-/  
    • 杂散光满足（<5%） G? _,(  
    3}gK`1Nq1  
    11.总结 a #0{tZd  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `fV$'u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 0,3 ':Df  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 O71rLk;  
    • 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。 iLI]aZ   
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Ce)Wvuh  
     
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