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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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    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。 "jL1. 9%"  
    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。 J>`v.8y  
    z,pNb%*O  
    2．模拟任务 R'6@n#:  
    EXA^!/)  
    wgY6D!Y   
    DOE： U/ ?F:QD4  
    相位型衍射 q*\NRq  
    光束整形器 lijB#1<8*  
    直径：2mmx2mm ,*/Pg 52?  
    形状：圆形 7MY)\aH  
    相位级次：16     ,{k<JA {  
    8h2D+1,PZC  
    vqq6B/r@Fu  
    3.建模任务：入射光场 WgE@89  
    807al^s x  
    sffhPX\I  
    高斯准直激光光束的光束参数 B@ -|b  
    }@d>,1DU  
    • 波长：632.8nm N99[.mErU  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p-.Ri^p   
    4~!Eje!  
    {'NBp0i  
     ?RHn @$g8M  
    4.建模任务：期望输出光场 WFouoXlG0  
    HLVQ7  
    '|Qd0,Z  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: P{?;T5ap6  
    d$w(-tV42  
    • FWHM-直径：0.5mm ;;:">@5  
    • 边缘宽度：50um p"2m90IO  
    • 效率：>95% Ua %UbAt  
    • 信噪比（SNR）：>30dB %NNj9Bl<VV  
    • 杂散光：<5% 0; 7#ji  
    w&%9IJ  
     rn;<HT  
    yE#g5V&  
    5.设计方案 >Iuzk1'S  
    lr,q{;  
    I?B,sl_w  
    • 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）。 6 Ew@L<v  
    • 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）。 Pb#P`L7OB  
    wTxbDT@H5  
    8) HBh7/  
     P$g^vS+  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ]Ko^G_Rm  
     A_Rrcsl4  
    >z(wf>2J  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 K4:  $=  
    • 用户必须输入所需的信息 09'oz*v{#  
    - 入射场 \^jjK,OK  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Goxl3LS<  
    - 系统参数 zVw:7-  
    - 制造条件 Vz{>cSz#  
    pe.Ml7o"  
     AotCX7T2T  
    sf$o(^P9\A  
    7.设计过程 \8{\;L C  
    j C)-`_  
    {{\ce;hN  
    eNbpwne  
    TN\|fzj  
    -jB3L:  
    ^*0'\/N&  
    设计和优化过程由两步完成： yrnv!moc%t  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 \9`#]#1bx5  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 rh66_eV  
     7b,(\Fm  
    8.系统模拟 1yM r~Fo  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 4 j X3lq|  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 {WQq}-(  
    • 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。 $5NKFJc  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 gv|"OlB  
    Od##U6e`  
     ~W-cGb3c  
    H}/05e  
    9. 初始几何光学设计的结果 "u492^  
    | &7S8Q  
    BRzfic :e  
    Z+4D.bA  
    o:~LF6A-  
    感兴趣的优化函数 2%]Z Kd  
    • 效率满足（>95%） ?IF)+]  
    • 信噪比不满足（<30db） C h19h8M  
    • 杂散光不满足（>5% Ji?#.r`"n  
     ;SY\U7B\  
    0 ipN8Pg+  
    5Sva}9H  
    mV)+qXC  
    10. 后续IFTA优化后的结果 UE.4q Y_7  
           sILSey5`  
    [M%._u,  
    `XKVr  
     Z6Fp\aI8@  
    j.%K_h?V5  
    感兴趣的优化函数 %%JMb=!%2  
    • 效率满足（>95%） ++jAz<46  
    • 信噪比满足（<30db） >/=> B7  
    • 杂散光满足（<5%） $n!K6fkX%  
    KOh A)  
    11.总结 VUwC-)  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 {<=#*qx[Y!  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 _>yoX  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 4a''Mi`u  
    • 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。 ,r8Tbk]m  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y7)(LQRE {  
     
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