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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。 M@A3+ v%K  
    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。 vAUt~ X"  
    a'i Q("  
    2．模拟任务 $~G,T g  
    g^]Iw~T6$  
    Sr aZxuPg>  
    DOE： Zok{ndO@|f  
    相位型衍射 XA2Ld  
    光束整形器 1XSnnkJm  
    直径：2mmx2mm !,[#,oy;  
    形状：圆形 \#9LwC"8;  
    相位级次：16     K?^;|m-  
    < xy@%  
    @N>7+ 4  
    3.建模任务：入射光场 m;OvOc,  
    d+JK")$9C  
    2!/Kt O)i^  
    高斯准直激光光束的光束参数 YJ _eE  
    F<* /J]  
    • 波长：632.8nm >D,Oav  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm 15g! Q *v  
    !wy _3a  
    M5`v^>  
     "<ZV'z  
    4.建模任务：期望输出光场 b&z#ZY  
    s:U:Dv  
    X8|H5Y:  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: FQ< -Wc  
    !/is+ xp  
    • FWHM-直径：0.5mm JtL> mH  
    • 边缘宽度：50um 9pp +<c  
    • 效率：>95% \]tBwa  
    • 信噪比（SNR）：>30dB l76=6Vtb  
    • 杂散光：<5% T+0=Ou"N  
    x%B_v^^^  
     p/h\QG1   
    '$tCAS  
    5.设计方案 &GP(yj]  
    6 R6Ub 0  
    \H] |5fp*  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 7OV^>"S  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 a1cX+{W  
    +MoUh'/u  
    U: 9&0`k(  
     o PSPb(.  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 OdzeHpH3g  
     |#TU"$;  
    FZe/3sY  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 2@|`Ugjptl  
    • 用户必须输入所需的信息 uC'-: t#  
    - 入射场 gQ+]N*.  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） F5o8@ Ib]:  
    - 系统参数 ; vH2r~  
    - 制造条件 *QC6zJ  
    UUt"8]@[  
     w 3t,S3!  
    dAI^P/y%  
    7.设计过程 }je<^]a  
    /UCBoQ$/]  
    VE |:k:};  
    noZbsI4  
    O=0p}{3l  
    b fxE}>  
    Y 6a`{'  
    设计和优化过程由两步完成： Kr}RFJ"d  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 r&u1-%%9[  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ?WI v4  
     q*hn5K*  
    8.系统模拟 W5|{A])N  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 t~+M>Fjm?d  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 =M\yh,s!  
    • 可以通过光路编辑器（Light Path Editor）的工具（Tools）按钮将这个衍射光学工具箱光路图（Diffractive Optics Toolbox LPD）转换成基本工具箱中的光路图以用于进一步的评估，如下图所示。 fv;Q*; oC&  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ,1 -%C)  
    14,)JZN  
     {]CZgqE{  
    (m/:B= K  
    9. 初始几何光学设计的结果 ]iV ]7g8:  
    Hv/C40uM-  
    (XZ[-M7  
    N*IroT3  
    1c$pz:$vX  
    感兴趣的优化函数 o@Ye_aM~?Y  
    • 效率满足（>95%） \8{SQ%  
    • 信噪比不满足（<30db） ?JuJu1  
    • 杂散光不满足（>5% 1$*8F  
     +t7HlAXB#  
    579Q&|L.  
    8lF9LZ8  
    > X~\(|EM  
    10. 后续IFTA优化后的结果 _}{KS, f]0  
           ZU\$x<,  
    u Kx:7"KD  
    ,N$Q']Td  
     7 [Us.V@  
    "aGmv9\  
    感兴趣的优化函数 S>lP?2J  
    • 效率满足（>95%） z~H1f$}  
    • 信噪比满足（<30db） x?i wtZ@  
    • 杂散光满足（<5%） {z oGwB  
    5gz^3R|`f  
    11.总结 bJ2-lU% ;2  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 eaRa+ <#u  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 c)EYX o  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 49 FP&NgK  
    • 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。 $WYt`U;*lj  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 g`y9UYeh  
     
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