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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。 -Ep#q&\  
    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。 `;J`O02  
    .7  0  
    2．模拟任务 ;RRw-|/Wm  
    gXJBb+P   
    V~ORb1  
    DOE： 1 l"2 ~k  
    相位型衍射 hlB\Xt  
    光束整形器 /Pkz3(1  
    直径：2mmx2mm -1RMyVx  
    形状：圆形 oJ\g0|\qwe  
    相位级次：16     _io'8X2K%  
    849,1n^  
    kM{8zpn  
    3.建模任务：入射光场 >%om[]0E  
    O ~6%Iz`  
    }b&lHr'Uw  
    高斯准直激光光束的光束参数 {MSE}|A\V  
    _X~O 6e-!  
    • 波长：632.8nm V<J1.8H  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 6UuN-7z!"  
    %,_ZVgh0  
    Z17b=x Jw  
     k#Sr;"  
    4.建模任务：期望输出光场 C| ~ A]wc=  
    _ERtL5^  
    ypx~WXFK  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,MNv}w@  
     3Iv^  
    • FWHM-直径：0.5mm C2"^YRN,  
    • 边缘宽度：50um 94BH{9b5  
    • 效率：>95% suwR`2  
    • 信噪比（SNR）：>30dB +w^,!gA&  
    • 杂散光：<5% i[IFD]Xy!j  
    ( .cA'f?h  
     0Eb4wupo  
    s@@Km1w  
    5.设计方案 N*}soMPV^.  
    qBX_v5pvVA  
    u9OY Jo  
    • 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）。 <@KIDZYC  
    • 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）。 rs{)4.I  
    L AasmQ  
    e^>>" tr  
     qqf`z,u  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 W_ `]7RO8  
     hbH~Ya=+S  
    e"%TU  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 &/]en|f"  
    • 用户必须输入所需的信息 ^EX"fRwNi  
    - 入射场 M/=36{,w-  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） I"88O4\@  
    - 系统参数 p|t" 4HQ  
    - 制造条件 !Ud'(iGa  
    OR+qi*)  
     7sxX?u  
    m7'<k1#"Y  
    7.设计过程 i"0Bc{cQ  
    E{u6<B*  
    ~{/M_ =  
    wS*r<zj  
    ~~OFymQ%?q  
    q5SPyfE[  
     4@  
    设计和优化过程由两步完成： '6dVe 2V  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 1RYrUg"s"  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 \N*([{X  
     "=Br&FN{|  
    8.系统模拟 2F:qaz  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 3Tl<ST\  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 2e1KF=N+  
    • 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。 .C% 28fH  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 \sAaVdZJH(  
    *vD.\e~  
     \0b}Z#'0  
    90<g=B  
    9. 初始几何光学设计的结果 ;t{q]"? W  
    10FiA;  
    - eG~  
    kcCCa@~v  
    ^<CVQ8R7  
    感兴趣的优化函数 7Bp7d/R-  
    • 效率满足（>95%） 'E_~ |C  
    • 信噪比不满足（<30db） '>"{yi-  
    • 杂散光不满足（>5% c  C3>Ff'  
     53])@Mmus  
    1hG#  
    y@3p5o9lv-  
    =8\.fp  
    10. 后续IFTA优化后的结果 jz bq{#  
           Y$=jAN  
    0B`X056|"|  
    dz_S6o ]  
     L.HeBeO  
    8<6H2~5<  
    感兴趣的优化函数 p~$cwbQ!  
    • 效率满足（>95%） h:?^0b!@  
    • 信噪比满足（<30db） cpQ5F;FI  
    • 杂散光满足（<5%） dJ"M#X!Zu  
    v-{g  
    11.总结 L'= \|r  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 dvB=Zk]m  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 S+T/(-W  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 G4)~p!TSQ  
    • 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。 \vA*dQ-  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 npdljLN  
     
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