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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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    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。 Q Pp>%iE@  
    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,%/cUl  
    4XArpKA  
    2．模拟任务 F!ra$5u  
    (^LR9 CW  
    ci{WyIh  
    DOE： 4>te>[  
    相位型衍射 "l 1z@  
    光束整形器 JS0957K  
    直径：2mmx2mm Hp-vBoEk  
    形状：圆形 p!2t/XIM  
    相位级次：16     *^.OqbO[U  
    qJ<Ghd`8v  
    ^97\TmzP{  
    3.建模任务：入射光场 -v?)E S  
    h>&t``<  
    ,:?=j80m  
    高斯准直激光光束的光束参数 +We=- e7  
    3+ WostOx  
    • 波长：632.8nm <=PYu:]h  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm \Gz 79VW  
    hZeF? G)L'  
    zZ{(7K fz  
     <5sP%Fs)  
    4.建模任务：期望输出光场 @7OE:& #V  
    $O^U"  
    uKd79[1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 5:X^Q.f;  
    n_46;lD  
    • FWHM-直径：0.5mm c"^g*i2&0  
    • 边缘宽度：50um khfWU  
    • 效率：>95% s, ;L6nX"  
    • 信噪比（SNR）：>30dB t{Gc,S!]5  
    • 杂散光：<5% 3"iJ/Hc}9  
    d/xGo[?$  
     -3&mgd  
    K8|>"c~  
    5.设计方案 PW GN UNc  
    3d*wZ9qz  
    xY1@Ja  
    • 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）。 ?4MZT5 .  
    • 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）。 #]FJx  
    be:=-B7!  
    /7p1y v  
     oq9gG)F  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 .+dego:  
     2N}h<Yd 9  
    2qfKDZ9f^  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 q;H5S<]/  
    • 用户必须输入所需的信息 Ai.^~#%X  
    - 入射场 @1iH4RE*  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） `& }C *i"  
    - 系统参数 ThJ`-Ro  
    - 制造条件 _$BH.I  
    U~YjTjbd  
     ^?o>(K  
    WS1$cAD2N  
    7.设计过程 Lo^gg#o  
    _cD-E.E%  
    |A19IXZ\  
    u^]Z{K_B  
    p )w{}@%r  
    /^9yncG;>  
    2)47$eu  
    设计和优化过程由两步完成： 5qQ\H}  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 BF+i82$zo  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 RL~]mI!U  
     &1,{.:@e  
    8.系统模拟 XCQPVSh  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 gaxxB]8  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 <Z\j#p:  
    • 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。 uT 2w2A;  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 EawtT  
    b{hdEb  
     _/)HAw?k  
    G=qT{c 8Q  
    9. 初始几何光学设计的结果 $>!tpJw  
    <CY<-H  
    s.9_/cFWB  
    ^9A,j} >o-  
    mM)d`br  
    感兴趣的优化函数 ]O.Z4+6w  
    • 效率满足（>95%） 40R7@Vaf  
    • 信噪比不满足（<30db） 6T ,'Oz  
    • 杂散光不满足（>5% && E)  
     ,G!mO,DX  
    0rj50$~$]  
    RqRyZ*n  
    >XK |jPK  
    10. 后续IFTA优化后的结果 $7'KcG  
           `/L D:R  
    "%]vSr  
    Vf] ;hm  
     9>hK4&m^  
    UJhUb)}^  
    感兴趣的优化函数 D!nx%%q  
    • 效率满足（>95%） i.G"21M  
    • 信噪比满足（<30db） u$V8fus0  
    • 杂散光满足（<5%） 56T{JTo  
    J^)=8cy  
    11.总结 fs6 % M]u  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 ^mu PjM+D  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 r>3y87  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ;LE9w^>^V  
    • 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。 J\c\Ar :  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 Q]<6i  
     
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