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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。 )u`q41!  
    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。 w/#k.YE  
    FQ2 6(.  
    2．模拟任务 >S,yqKp37~  
    t3 2 FNg  
    &82Za%  
    DOE： QJ\ o"c  
    相位型衍射 U@ Y0 z.Y  
    光束整形器 $OldHe[p  
    直径：2mmx2mm >/9f>d?w^  
    形状：圆形 HM /2/ /  
    相位级次：16     mfc\w'  
    8XIG<Nc  
    yyW;VKN  
    3.建模任务：入射光场 DY/xBwIF  
    KLrxlD4\  
    aSkH<5i`v  
    高斯准直激光光束的光束参数 pX `BDYg.  
    SvLI%>B=9  
    • 波长：632.8nm Btp 9v<"  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm F[R Q6 PW  
    B>hf|.GI  
    B+:/!_  
     p#g o<Y#  
    4.建模任务：期望输出光场 4i|yEf  
    ?S9? ?y/  
    |WwC@3)  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ~-ZquJ-  
    Y@B0.5U2  
    • FWHM-直径：0.5mm ammlUWl  
    • 边缘宽度：50um %/iD@2r  
    • 效率：>95% (?4m0Sn>#h  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $P rji  
    • 杂散光：<5%  ~ "Xcd8:  
    kCRfO}wt3  
     0vR gmn  
    3Z/_}5%"  
    5.设计方案 2t 7':X  
    ZEa31[@B[  
    pDqX% $^  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 Vi1l^ Za  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Z$jqB~=^e  
    d^h`gu~3  
    NhJ]X cfP8  
     |z1er"zR)  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 uIh68UM  
     I[nSf]Vm>  
    ISa}Km>Q  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 6.5E d-  
    • 用户必须输入所需的信息 u|(;SY  
    - 入射场 iF,%^95=  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） hNU$a?eVpR  
    - 系统参数 7]sRHX0o%  
    - 制造条件 (-S\%,hO  
    'aV])(Wm>  
     gI~B _0x  
    cPunMHD  
    7.设计过程 %Yw?!GvL[  
    ' _ZiZ4O  
    R ?62g H  
    Mbm'cM&}  
    da ' 1 H  
    qkXnpv  
    pSa pF)1>  
    设计和优化过程由两步完成： kB[l6`  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 d)>b/0CZ  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 u~c75Mk_v  
     !#y_vz9  
    8.系统模拟 ,F%2'W  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 i1dE.f ;  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 R1 C}S  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 f/PqkHF  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 je;C}4  
    y:',)f }  
     (zr2b  
    5 6JxHQu  
    9. 初始几何光学设计的结果 :_8Nf1B+T  
    Llf#g#T  
    ;{lb_du2:  
    "LNLM  
    pJdR`A-k|  
    感兴趣的优化函数 ;~,)6UX7  
    • 效率满足（>95%） P9 w);jp;  
    • 信噪比不满足（<30db） j DkBe-`  
    • 杂散光不满足（>5% A Xpg_JC  
     b^:frjaE3  
    CL3b+r  
    "|Gr3sD  
    1'B&e)  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Y(RB@+67  
           9ls*L!Jw  
    W" Tj.oCUG  
    8,@0~2fz#  
     D_q"|D$SB  
    e_YTh^wU  
    感兴趣的优化函数 =odKi"-6  
    • 效率满足（>95%） yGY:EvH^?  
    • 信噪比满足（<30db） 2#(dfEAy  
    • 杂散光满足（<5%） }U'VVPh _  
    {TXfi'\  
    11.总结 ;e{e ?,[  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 4L bll%[9  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 4V&(w, zl  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Ot+Z}Z-  
    • 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。 esM r@Oc  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 $[g#P^  
     
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