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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。 jB;+tDC!Co  
    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。 &}oDSD H^,  
    `^/Q"zH  
    2．模拟任务 q)/4i9  
    S/4k fsN  
    5BZ5Gl3  
    DOE： `'/8ifKz  
    相位型衍射 Z-:`{dns/  
    光束整形器 4d#W[  
    直径：2mmx2mm Y 4U $?%j  
    形状：圆形 8447hb?W$  
    相位级次：16     +hfl.OBy  
    {_Y\Y&#  
    @RjLDj+)S  
    3.建模任务：入射光场 PrCq JY  
    m{g{"=}YR  
    <MYD`,$yu  
    高斯准直激光光束的光束参数 nm)F tX|A  
    l"+=z.l6;  
    • 波长：632.8nm \%)p7PNY  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm #>0nNR[$Y  
    8ViDh  
    ~HELMS~-  
     f-Sb:O!V  
    4.建模任务：期望输出光场 09Fr1PL  
    .hvIq .vr  
    :KQ<rLd  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: xN5}y3  
    pCq{F*;  
    • FWHM-直径：0.5mm 0P|WoC X  
    • 边缘宽度：50um *StJ5c_kg2  
    • 效率：>95% TPrwC~\B/  
    • 信噪比（SNR）：>30dB *aSFJK  
    • 杂散光：<5% }&=C*5JN  
    G  B15  
     Z'\_YbB  
    <_D+'[  
    5.设计方案 1&dWt_\  
    [P^ .=F  
    &ha39&I  
    • 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）。 rA9"CN  
    • 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）。 Agl[Z>Q  
    /t816,i  
    )msqt!Ev  
     Uu G;z5  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 Ij" `pdp  
     us/x.qPy2  
    [g<JP~4]  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 #{0c01JZ  
    • 用户必须输入所需的信息 MQhL>oQ  
    - 入射场 #q%&,;4  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） =ahD'*R^A  
    - 系统参数 Z yIn>]{  
    - 制造条件 Pd>hd0!.%  
    [ z?<'Tj  
     I(C_}I>Wb  
    *dGW=aM#C  
    7.设计过程 =x=#Etj|  
    mp}ZHufG  
    P! :D2zSH_  
    L='GsjF0}  
    Ra.<D.  
    CYz]tv}g:  
    =E{1QA0  
    设计和优化过程由两步完成： 'l2`05   
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 xK /NzVt  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 MwiT1sB~  
     0rF{"HM~  
    8.系统模拟 ~/QzL.S;p  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 =*}|y;I  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 9kTU|py  
    • 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。 k5|h8%h8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 [gU z9iU  
    !uHX2B+~  
     Bisht%]^  
    V0"UFy?i  
    9. 初始几何光学设计的结果 <wa}A!fu  
    gJ:Z7b  
    ZVViu4]?y  
    >wZ!1Jq  
    k}~|jLu@g  
    感兴趣的优化函数 {=pf#E=  
    • 效率满足（>95%） *Z Aue.  
    • 信噪比不满足（<30db） D.X%wJ8  
    • 杂散光不满足（>5% _.zW[;84b  
     ;4%^4<+3  
    .Q4EmpByCg  
    *SL v$A  
    s@Y0"   
    10. 后续IFTA优化后的结果 d-lC|5U%  
           A6= Um%T  
    ! p458~|  
    [T.kwQf4$  
     Mvu!  
    % ?@PlQ  
    感兴趣的优化函数 [{L4~(uU8  
    • 效率满足（>95%） UJ2Tj+  
    • 信噪比满足（<30db） X^7bOFWE  
    • 杂散光满足（<5%） }hhDJ_I5M  
    Kb#py6  
    11.总结 ]& jXD=a"  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 `#E1FB2M  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 PohG y  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 9H`Q |7g(5  
    • 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。 fMy7pXa_  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 )L<NW{  
     
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