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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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    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。 PYBE?td  
    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。 ?3lA ogB  
    T>f6V 5  
    2．模拟任务 G6QD`ED  
    It7R}0Smg  
    h!@7'Q  
    DOE： ,<N{Y[n]e  
    相位型衍射 0 N"N$f  
    光束整形器 o\F>K'  
    直径：2mmx2mm /GVjesN  
    形状：圆形 PB *v45  
    相位级次：16     2eHVl.C5  
    @DIEENiM  
    GE`1j'^-  
    3.建模任务：入射光场 O6/:J#X%  
    R# T 6]  
    W]oa7VAq  
    高斯准直激光光束的光束参数 ^2H;  
    |h }4J  
    • 波长：632.8nm m.p $f$A_  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm (H5#r2h%Y  
    8v z h5,U  
    XUzOt_L5<  
     _1Q6FI5iR  
    4.建模任务：期望输出光场 GGnlkp& E  
    ,f{w@Er  
    {nXygg J  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ?"*JV1 9  
    }toe'6  
    • FWHM-直径：0.5mm 5JhvYsf3_  
    • 边缘宽度：50um PW|=IPS  
    • 效率：>95% iGSA$U P|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB mogmr  
    • 杂散光：<5% 5RvE ),  
    WQ 2{`'z  
     N2k<W?wQ  
    ' Ut4=@)  
    5.设计方案 }% f7O  
    &&m3E=K!^  
    e@qH!.g)  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 'B{FRK  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 ]iGeqwT  
    E_En"r)y  
    2cUT bRm  
     F$(ak;v}  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 8 eK8-R$  
     5L:-Xr{  
    4xEw2F  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 oz>2P.7  
    • 用户必须输入所需的信息 u -P !2vT  
    - 入射场 9sT5l"?g  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） (5 @H  
    - 系统参数 Y*$>d/E  
    - 制造条件 w8>h6x "  
    5e$1KN`  
     \7i_2|w  
    tH)j EY9  
    7.设计过程 ? "r=08  
    cLl~4jL  
    &n )MGg1%  
    Go)g}#.&  
    *s*Y uY%y  
    ,bXZ<RY$  
    F^'$%XKV  
    设计和优化过程由两步完成： chKK9SC+|  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 y7M{L8{0  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 + x=)Kp>  
     iW^J>aKy  
    8.系统模拟 T"[]'|'  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 5\MC5us3  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 Inv`C,$7Q#  
    • 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。 ]vlBYAW'  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ;o3gR4u_L  
    s 91[@rh/  
     @2/|rq  
    nq]6S$3 6  
    9. 初始几何光学设计的结果 Q}|K29Y:p  
    dv>n38&mDQ  
    UMR?q0J  
    }a||@unr  
    M/quswn1  
    感兴趣的优化函数 M&j|5UH%.  
    • 效率满足（>95%） 0o=HOCL\  
    • 信噪比不满足（<30db） )Q'E^[Ua  
    • 杂散光不满足（>5% \~ChbPnc  
      >Ua'*  
    Sy|GM~  
    WJOoDS!i  
    QM F   
    10. 后续IFTA优化后的结果 GYx0U8MJ[e  
           +T$Olz  
    ]alc%(=  
    b$ 7 ]cE  
     +QU>D:l  
    uqC#h,~ 0  
    感兴趣的优化函数 V_gl#e#  
    • 效率满足（>95%） ;"Kgg:K>W  
    • 信噪比满足（<30db） \;)g<TwL  
    • 杂散光满足（<5%） E7fQ9]  
    a)JXxst  
    11.总结 e~SK*vR%]  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0I)$!1~O)  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 +:.Jl:fx4  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 aDK b78 1d  
    • 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。 cjEqN8  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 y4Jc|)  
     
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