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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。 X+T +y>e a  
    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。 38T2IN  
    3YF*TxKx  
    2．模拟任务 }$|uIS  
    kyc Z  
    za20Y?)[  
    DOE： Q2[D|{Z  
    相位型衍射 ZO $}m?  
    光束整形器 3M{/9rR[  
    直径：2mmx2mm Yxt`Uvc(^h  
    形状：圆形 +9mnxU>  
    相位级次：16     /a$RJ6t&3  
    )0JXUC e  
    'WG%O7s.  
    3.建模任务：入射光场 ~Xg@,?Zr  
    IU`&h2KZ.  
    PuhFbgxy  
    高斯准直激光光束的光束参数 ggUJ -M'2h  
    tc'` 4O]c8  
    • 波长：632.8nm xA9{o+  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm p}NIZ)]$  
    I2=?H <  
    u;Q'xuo3  
     Py[Z9KLX  
    4.建模任务：期望输出光场 wV;qc3  
    Y|=/*?o}  
    5/v@VUzH  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `\:9 2+  
    &Q[Y&vNn  
    • FWHM-直径：0.5mm {g *kr1JM  
    • 边缘宽度：50um ^MesP:[2  
    • 效率：>95% 6XO%l0dC.  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ;m3SlP{F  
    • 杂散光：<5% <5Jp2x#  
    7)NQK9~  
     }Z ws e%;  
    ~'e/lX9g-  
    5.设计方案 KF|<A@V  
    \*s'S*~  
    <[2]p\rj  
    • 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）。 zM^ux!T=  
    • 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）。 )} y1  
    V Z[[zYe  
    D^Bd>Ey4  
     E3\O?+ h#  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 a(Bo.T<2@  
     A|V |vT7cb  
    Pgs^#(^>  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 tdn[]|=  
    • 用户必须输入所需的信息 "]ow1{  
    - 入射场 dIG(7 ~  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） 8]Xwj].^C  
    - 系统参数 O1Gd_wDC/i  
    - 制造条件 w<<G}4~u|  
    EAcJ>  
     K4i#:7r'b  
    MX 2UYZ&  
    7.设计过程 ANy=f-V  
    UDHk@M  
    g_}r)CgG|  
    CE>RAerY  
    ~l%Dcp  
    !Re/W ykY  
    3VbQDPG  
    设计和优化过程由两步完成： -Rhxib|<  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 R ;^[4<&  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 A\Q]o#U  
     7'_zJI^  
    8.系统模拟 SeBbI&Ju  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 `Y-uNJ'.N  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 l tr =_  
    • 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。 YBN. waL  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 %b2.JGBqJ  
    qx<`Kc4  
     t$8f:*6(*  
    1sZwW P  
    9. 初始几何光学设计的结果 W?!(/`J]  
    VY$hg  
    |n3PznV  
    ,b=&iDc  
    BclZsU=xn  
    感兴趣的优化函数 . zv F!!z  
    • 效率满足（>95%）  &(\z  
    • 信噪比不满足（<30db） }`4o+  
    • 杂散光不满足（>5% %-|Po:6  
     0 ]U ;5  
    Xvm.Un< N  
    Gd`qZqx#  
    A5tY4?|  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Deq~"  
           {j[[E/8N!y  
    gk~.u  
    vV-ATIf ^  
     &F[/@  
    7rc^-!k  
    感兴趣的优化函数 )h,+>U@  
    • 效率满足（>95%） @#1k+tSA,  
    • 信噪比满足（<30db） Rk56H  
    • 杂散光满足（<5%） ZrnZ7,!@  
    1agyT  
    11.总结 Q <EFd   
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 8HdmG{7.  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 ZebXcT ,41  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 )MLOYX  
    • 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。 (1fE^KF@f  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 w"bQxS~$y  
     
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