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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。 io%WV%1_  
    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。 />Kd w  
    $ @g\wz  
    2．模拟任务 aO)Cq5  
    :%7y6V*  
    v7gs $'Q  
    DOE： iY?J3nxD-:  
    相位型衍射 UR?biq  
    光束整形器  vX1 8 ]  
    直径：2mmx2mm +-~8t^  
    形状：圆形  PgI H(  
    相位级次：16     ywQ[>itMa  
    opsjei@  
    !xcLJ5^W  
    3.建模任务：入射光场 O/Cwm;&t  
    g]&7c:/  
    f$1&)1W[  
    高斯准直激光光束的光束参数 VJbsM1y M  
    ZDny=&>#  
    • 波长：632.8nm A\ARjSdb  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm U/}YpLgdD  
    c(Ws3  
    ~H`m"4zQ  
     +*uaB  
    4.建模任务：期望输出光场 =sZ58xA  
    ,/2&HZd  
    Hq$&rNnq\  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: rDI}X?JmX  
    3qf?n5 "8  
    • FWHM-直径：0.5mm 9Xl[AVs:M  
    • 边缘宽度：50um ['m7Wry  
    • 效率：>95% 59Lc-JJ  
    • 信噪比（SNR）：>30dB Ui?iMtDr  
    • 杂散光：<5% <qGxkV  
    56w uk [)  
     FQTAkkA_!  
    1 A%0y)]  
    5.设计方案 \!LIqqX  
    FD'yT8]"  
    /_SQKpic  
    • 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）。 +~(SeTY  
    • 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）。 9]C%2!Ur,  
    ZSWZz8  
    (^pIB~.z  
     iX%9$Bft<  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 =E.!Ff4~(  
     =xw+cs1,x  
    JAx0(MZO  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 7+9o<j@@o  
    • 用户必须输入所需的信息 IJ]rVty  
    - 入射场 bog3=Ig-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ^'\JI  
    - 系统参数 ^XX_ qC'1  
    - 制造条件 R_W6}  
    C19}Y4r:  
     mqtX7rej  
    Vx z`  
    7.设计过程 E)%D LZ  
    s<>d& W 0=  
    `=V p 0tPI  
    "%}24t%  
    (/7b8)g  
    j*\oK@  
    N TcojA{V$  
    设计和优化过程由两步完成： a8$4  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 x8w l  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。  VBUrtx:  
     %2wr%*h  
    8.系统模拟 e@Mg9VwDc  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 w_h{6Kc<  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 B"YN+So  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 9(3]t}J5 d  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 xkCM*5:  
    'ZJb`  
     <?nz>vz  
    qjObu\r  
    9. 初始几何光学设计的结果 STl8h}C  
    H#i,Ve '  
    Z`_x|cU?J  
    ~x7CI  
    )T6:@n^]h  
    感兴趣的优化函数 N a$.VT  
    • 效率满足（>95%） Q r\eT}  
    • 信噪比不满足（<30db） <2d)4@B=  
    • 杂散光不满足（>5% f&j\gYWq  
     D6~KLSKm  
    }uNj#Uf  
    denxcDFu/~  
    iX o(  
    10. 后续IFTA优化后的结果 mPU}]1*p  
           _TLspqi  
    +`bnQn]x+  
    3?K+wg s  
     uH?dy55 Y  
    ,hH c -%-  
    感兴趣的优化函数 N5{v;~Cm}V  
    • 效率满足（>95%） \q?^DI:`   
    • 信噪比满足（<30db） : tBe/(e4#  
    • 杂散光满足（<5%） ?N<,;~  
    t{g@z3  
    11.总结 L(bDk'zi  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 X!:J1'FE  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ep~+]7\  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 d5NE:%K  
    • 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。 118lb]  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 +m]-)  
     
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