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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。 X$Q.A^9  
    展示了可能的期望需求，设计，优化和一个能够生成无散斑高帽的衍射光学元件(DOE)的相位透过率函数的分析。 vQ2{ +5!|  
    ?D9iCP~~  
    2．模拟任务 PX23M|$!  
    K(lVAKiP]  
    Lq.2vfA>  
    DOE： 8vR'<_>Q  
    相位型衍射 'T qF}a7  
    光束整形器 sc# EL~  
    直径：2mmx2mm Y1ca=ewFx  
    形状：圆形 -jrAk  
    相位级次：16     GCw4sb4~w  
    ;iJxJX\+  
    t"J{qfNs  
    3.建模任务：入射光场 x\:KfYr4Y;  
    O<@L~S]  
    K]yWpW  
    高斯准直激光光束的光束参数 :w|=o9J  
    &0G9v  
    • 波长：632.8nm #bG6+"g{=L  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm ?-9uf\2_  
    c\ ZnGI\|  
    R/E6n &R  
     d, ?GW  
    4.建模任务：期望输出光场 ij3W8i9'  
    Q 9f5}  
    ,-(D (J;}1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: pAA)?/&oKV  
    EDnZ/)6Gg  
    • FWHM-直径：0.5mm kj4=Q\Rfm  
    • 边缘宽度：50um LIz'hfS!  
    • 效率：>95% H~Uy/22aQy  
    • 信噪比（SNR）：>30dB i<tJG{A=  
    • 杂散光：<5% #D{Eq8dp  
    (64es)B}"  
     FK-q-PKO#.  
    ,BGUIu6  
    5.设计方案 ;9ChBA  
    |:2B)X  
    i!RYrae  
    • 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）。 9OY ao  
    • 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）。 x7i<dg&  
    eq&QWxiD*  
    uT<<G)v)  
     D8Mq '$-  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 i -@V  
     <1* \ ~CX  
    P-8QXDdr  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 `2x.-  
    • 用户必须输入所需的信息 KPjAk  
    - 入射场 w2('75$J  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） XsFzSm  
    - 系统参数 O1DUBRli!q  
    - 制造条件 C"s-ttP   
    anfnqa8  
     E:A!tu$B  
    vW?/:  
    7.设计过程 5e7\tBab  
    7(^F@,,@  
    V3a6QcG  
    !g=b=YK  
    V+l7W  
    ocUBSK|K)  
    !)W#|sys&  
    设计和优化过程由两步完成： Q0x?OL]A  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 UVgSO|Tg  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 m^TN6/])  
     M_r[wYt!  
    8.系统模拟 E_Y!in 70  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 Iu >4+6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 # kNp);  
    • 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。 U&a(WQV9&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 rw gj]  
    [*0M$4  
     IJDbm}:/e  
    ;<GxonIV  
    9. 初始几何光学设计的结果 Z*h}E  
    +qT+iHa|n  
    |Sua4~yL(  
    8_S| 8RW(  
    5a)$:oO!  
    感兴趣的优化函数 $4)L~g|  
    • 效率满足（>95%） BD86t[${W  
    • 信噪比不满足（<30db） DUF$-'A  
    • 杂散光不满足（>5% u!F\`Gfm_  
     bz~aj}"`  
    lB_X mI1t  
    e-\/1N84  
    $% gz, {  
    10. 后续IFTA优化后的结果 N#$]W"U  
           CQrP%}`r  
    }4h0 {H  
    &%qDi_UD  
     Ze#DFe$  
    5 ddfdIp  
    感兴趣的优化函数 ;)P=WS:=  
    • 效率满足（>95%） *">CEQ[MT  
    • 信噪比满足（<30db） UK*v\TMv  
    • 杂散光满足（<5%） R osU~OK  
    VEn3b  
    11.总结 KtH^k&z.f  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 )EKWsGNe/  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 cx&\oP  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 M7 k WJ  
    • 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。 `ah|BV  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 GU/-L<g  
     
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