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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。 oNK-^N?-T  
    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。 +PGtO9}B  
    dxAP7v  
    2．模拟任务 "? t@Y  
    #mvOhu  
    b i 8Qbo4  
    DOE： e~iPN.'1  
    相位型衍射 \]gUX-  
    光束整形器 P]wCC`qi  
    直径：2mmx2mm gHe%N? '  
    形状：圆形 0CFON2I  
    相位级次：16     lhRo+X#G  
    i!+Wv-  
    dB%q`7O  
    3.建模任务：入射光场 wdzZ41y1  
    xKW`m  
    /ig'p53jL  
    高斯准直激光光束的光束参数 5^+QTQ  
    N@>o:(08  
    • 波长：632.8nm w +~,Mv\  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm sn6:\X<[  
    ^KO=8m( )J  
    $b=4_UroS  
     8R;A5o,  
    4.建模任务：期望输出光场 7B| #*IZe  
    &Y/Myh[P  
    &9:"X  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Jx(`.*$  
    |wYOO(!  
    • FWHM-直径：0.5mm ]pi8%.d  
    • 边缘宽度：50um X5`#da  
    • 效率：>95% <!qv$3/7  
    • 信噪比（SNR）：>30dB IS9}@5`'  
    • 杂散光：<5% VM[U&g<8n  
    !W3bHy:C"  
     )of?!>'S[  
    "spAYk\  
    5.设计方案 WUnmUW[/  
    X;D"}X4(E  
    Pm* N!:u  
    • 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）。 K9 tuiD+j  
    • 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）。 \vR&-+8dk  
    Y::I_6[eV  
    P pF"n[j  
     eGi[LJ)np  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 M*x1{g C/  
     eJv_`#R&Of  
    5C^oqUZ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 paG^W&`;  
    • 用户必须输入所需的信息 ?-g/hXx;  
    - 入射场 5`?'}_[Yj  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） Aa#WhF  
    - 系统参数 W@( EEMhw  
    - 制造条件 I8RPW:B;B  
    5u=(zg  
     ]*M-8_D  
    ?9)-?tZ^Q  
    7.设计过程 (E.,kcAJ  
    B9glPcy}SS  
    =ZaTD-%id  
    6zfi\(fop  
    I2R" Y<  
    r?l7_aBv3  
    _3lci  
    设计和优化过程由两步完成： 4)i(`/U  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 >#Obhs|S{C  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 @},25"x)  
     `- \J/I  
    8.系统模拟 NLz[ F`I  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 1oSrhUTy  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ^lp#j;Df  
    • 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。 {"([p L  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 w>]?gN?8Fe  
    rrSsQq  
     rh6gB]X]3:  
    BcfW94  
    9. 初始几何光学设计的结果 c9c_7g'q-  
    wePhH*nQ>  
    <Xsy{7  
    ~_ 8X%ut y  
    ?C[W~m P  
    感兴趣的优化函数 #9a\Ab  
    • 效率满足（>95%） H:d@@/  
    • 信噪比不满足（<30db） 8?> #  
    • 杂散光不满足（>5% v%=@_`Ht  
     Ig sK7wn  
    m@z.H;  
    _=wu>h&7  
    Lcx)wof  
    10. 后续IFTA优化后的结果 w4m)lQM  
           l=*60Ag\J~  
    );]9M~$  
    nI_43rG:Uf  
     #c?xJ&bh  
    =u5a'bp0;;  
    感兴趣的优化函数 (2oP=9m  
    • 效率满足（>95%） lD%Fk3  
    • 信噪比满足（<30db） !Rq.L  
    • 杂散光满足（<5%） R8*z}xy{  
    j0XS12eM  
    11.总结 KXQ &u{[<  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 _>G.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 u?J!3ZEtb  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 r\+0J`  
    • 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。 ]r^/:M  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 *u i!|;  
     
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