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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。 [F 24xC+  
    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。 \|CuTb;0  
    |q c<C&O  
    2．模拟任务 K9ek  
    hG >kx8h  
    X'j9l4Ph7  
    DOE： =3dd1n;8>  
    相位型衍射 kAq#cLprG  
    光束整形器 -PTfsQk  
    直径：2mmx2mm OO\$'% y`  
    形状：圆形 N v6=[_D  
    相位级次：16     Z29aRi  
    b8!   
    q4Mv2SPT  
    3.建模任务：入射光场 ij?Ww'p9>  
    W&v|-#7=6  
    I.it4~]H  
    高斯准直激光光束的光束参数 OoQLR  
    51xf.iB  
    • 波长：632.8nm U:bnX51D4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm QW_BT ^d"  
    a\}` f=T  
    =yWdtBng  
     FM7`q7d  
    4.建模任务：期望输出光场 <u/(7H  
    Y|buQQ|  
    odn3*{c{x  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `><E J'h  
    a%5/Oc[[  
    • FWHM-直径：0.5mm QOY{j  
    • 边缘宽度：50um \\;y W~  
    • 效率：>95% hD{ `j  
    • 信噪比（SNR）：>30dB R?M>uaxn  
    • 杂散光：<5% C7K]c4T  
    Dt(xj}[tC  
     D 9UM8Hxi  
    -d^'-s  
    5.设计方案 )y{:Uc\4!  
    O=6[/oc '  
    D@kf^1G  
    • 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）。 {C0Y8:"`  
    • 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）。 kn/xt  
    *K BaKS  
    }}Z2@}  
     RFX{]bQp9  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 /EuH2cy$l  
     [s{[ .0P]+  
    MBAj.J  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ?!O4ia3nFk  
    • 用户必须输入所需的信息 LqNyi   
    - 入射场 3R-5&!i  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） }Rw6+;  
    - 系统参数 _!_1=|[  
    - 制造条件 `3`.usw  
    t7Mq>rFB  
     nLx|$=W  
    .R l7,1\  
    7.设计过程 Ks<+@.DLTu  
    %> 5>wP   
    %0 i)l|  
    |(AFU3 ~  
    V7.g,  
    \0vs93>?  
    T#wG]DH;  
    设计和优化过程由两步完成： \+=`o .2  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 \>G}DGz  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 "YW Z&_n**  
     _3< P(w{  
    8.系统模拟 $/|vbe,  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 E(vO^)#  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 #Ge_3^'  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 FBbaLqgVF{  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 crN*eFeW  
    x,zYNNx5g  
     1vxQ`)a  
    j=Izwt>   
    9. 初始几何光学设计的结果 @$'pMg  
    :HwdXhA6  
    Ln t 1  
    HUAYtUBH  
    E AZX  
    感兴趣的优化函数 [cco/=c  
    • 效率满足（>95%） v$w}UC%uf  
    • 信噪比不满足（<30db） /sj*@HF=  
    • 杂散光不满足（>5% Ow.DBL)x'>  
     /'5d0' ,M  
    ;Rpib[m  
    |:.Uw\z5'  
    `*BV@  
    10. 后续IFTA优化后的结果 R PoBF~>  
           qDYNY`  
    ,.}%\GhY  
    ' QMcQvU  
     x)GheM^  
    AI|+*amTd  
    感兴趣的优化函数 O5Z9`_9<  
    • 效率满足（>95%） YB<nz<;JR  
    • 信噪比满足（<30db） i q oXku  
    • 杂散光满足（<5%） I "O^.VC  
    ~LZrhwVj$  
    11.总结 >TY;l3ew  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 MIn_?r  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 MfHOn YV  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 +L`}(yLJ)9  
    • 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。 *YL86R+U  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lWtfcU?S[  
     
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