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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
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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。 Rh#TR"  
    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。 Vt," 5c  
    ze%)fZI0f  
    2．模拟任务 (hX}O>  
    3UX})mW  
    uO`YA]  
    DOE： F{aM6I  
    相位型衍射 Ax+q/nvnb  
    光束整形器 u>-!5=D8  
    直径：2mmx2mm =i)k@w_(x  
    形状：圆形 NCysYmt  
    相位级次：16     ~v<,6BS<$Z  
    \=/^H  
    s*j0uAq)up  
    3.建模任务：入射光场 m)9qO7P  
    pn~$u  
    H0B"?81  
    高斯准直激光光束的光束参数 !M&B=vk4  
    #nh;KlI 0  
    • 波长：632.8nm @v,qfT*k7  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm G?6[K&w  
    rx#\Dc}  
    ^m:?6y_uw  
     BqKh&m  
    4.建模任务：期望输出光场 /TgG^|  
    uB:utg  
    4RqOg1  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: `cr.C|RT:  
    ;2;Kq)j_=  
    • FWHM-直径：0.5mm z_J"Qk  
    • 边缘宽度：50um i'%:z]hp9  
    • 效率：>95% yVM 1W"Q  
    • 信噪比（SNR）：>30dB AcYL3  
    • 杂散光：<5% (HkMubnqg  
    0 .dSP$e  
     s^$zO p9  
    K G~fDb  
    5.设计方案 a{6rQ  
    <zK9J?ZQW>  
    { LJRdV  
    • 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）。 bg)yl iX  
    • 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）。 #9Z*.  
    /*lSpsBn  
    bewi.$E{  
     %o +VZEH3  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 |!)3[<.  
     .Go3'$'v  
    GIDC'  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ET`;TfqM  
    • 用户必须输入所需的信息 &k?Mt #J  
    - 入射场 iCIu]6  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） ~J6c1jG  
    - 系统参数 dOe|uQXyD  
    - 制造条件 #IP<4"Hf  
    rK2*DuE  
     Cj}1 )qWq  
    , c/\'k\K)  
    7.设计过程 g!O(@Sqp1  
    ,bCPO` 45  
    dQt*/]{q  
    AtA}OY]D /  
    Tc`LY/%Od  
    oM$EQd`7  
    uM0 z%z5b  
    设计和优化过程由两步完成： n}yqpW!%n  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 lYeot8  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 mD)_quz.sk  
     0QDm3V0n  
    8.系统模拟 Db= iJ68  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 UtiS?w6  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 .Lp0_R@  
    • 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。 2ZB'WzH.X  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 l0b Y  
    Y=4,d4uu  
     }yU,_:  
    Ni GK| Z   
    9. 初始几何光学设计的结果 v. ,C"^W  
    -rlxxLT+  
    >ea<6&!Ee  
    lyx p:  
    >0i?}  
    感兴趣的优化函数 PS@` =Z  
    • 效率满足（>95%） #Qy*zU#9  
    • 信噪比不满足（<30db） s%J|r{F6  
    • 杂散光不满足（>5% p/'C v  
     ZV_Z)<  
    l<{]%=Qg  
    cu|#AW  
    `qSNS->  
    10. 后续IFTA优化后的结果 Lqbu]  
           3`k 1  
    7##nY3",^  
    "a6 wd  
     GOa](oD}  
    lb&tAl"D  
    感兴趣的优化函数 (ZjIwA9>  
    • 效率满足（>95%） rFn;z}J2  
    • 信噪比满足（<30db） 'sY>(D*CQ  
    • 杂散光满足（<5%） As1Er[>  
    l@<^V N@  
    11.总结 @ MNL  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 VE6T&fz`  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 i3*?fMxhu)  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 IJ o`O  
    • 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。 pR&cdO RsP  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 lVXgp'!#j  
     
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