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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 正序阅读 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。 1Ogtzf  
    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。 S)2Uoj  
    T8T,G4Q  
    2．模拟任务 o'P[uB/  
    3e;K5qSeo/  
    LWM& k#i  
    DOE： rY6bc\?`x  
    相位型衍射 bw#\"uJ  
    光束整形器 ^CDh! )  
    直径：2mmx2mm u4=ulgi  
    形状：圆形 -Vg0J6x  
    相位级次：16     0j#$Swa  
    L(`q3>iC4.  
    8p~[8}  
    3.建模任务：入射光场 MhFj>t   
    gd31ds!G  
    -Xgup,}?  
    高斯准直激光光束的光束参数 kP~ ;dJD  
    # zd}xla0]  
    • 波长：632.8nm E&W4`{6K4  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm %%O_:@9x,  
    Mr K?,7*Xi  
    Me,AE^pgL'  
     #0qMYe>Y  
    4.建模任务：期望输出光场 U@:iN..  
    !.{{QwZ  
    fV/  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: s.}:!fBk  
    ? v@q&  
    • FWHM-直径：0.5mm *UG=dl#F#  
    • 边缘宽度：50um f7]C1!]  
    • 效率：>95% ;}4e+`fF|  
    • 信噪比（SNR）：>30dB $J:~jY/J  
    • 杂散光：<5% l>>, ~  
    b WZ X  
     U &W}c^#  
    z?_5fte`  
    5.设计方案 T^ah'WmNw  
    ~hA;ji|I  
    oU~e|  
    • VirtualLab Fusion的衍射光学工具箱提供不同的辅助会话的编辑器来设计光操控元件-主要是衍射光学元件（DOEs）。 fNi_C"<  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 Uefw  
    &_c5C  
    k{$Mlt?&-  
     ?jBh=X\]:  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 ;6zp,t0  
     9_S>G$9D  
    nxYp9,c"  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 =gr3a,2  
    • 用户必须输入所需的信息 2KmPZ&r  
    - 入射场 ) /<\|mR  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） I:#Es.  
    - 系统参数 s%qK<U4@;Q  
    - 制造条件 qg@Wzs7c~  
    %g&i.2v  
     e_pyjaY!s  
    GwVSRI:[N  
    7.设计过程 C,m o4,Q  
    'xp&)g L  
    wq&TU'O  
     hG!"e4  
    nM)H2'%kL&  
    U~8 oE_+  
    r5?qz<WW~  
    设计和优化过程由两步完成： !23#Bz7  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 )TcW.d6  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 !M&B=vk4  
     #nh;KlI 0  
    8.系统模拟 @v,qfT*k7  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 G?6[K&w  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 *m sW4|=^2  
    • 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。 /\9X0a2h|E  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 9WuKW***  
    U= PG0  
     IZ6[|Ach6  
    =2eG j'}  
    9. 初始几何光学设计的结果 Z*|qbu)  
    ^dR5fAS  
    )#dP:  
    8BZDaiE"  
    LJMw-#61sj  
    感兴趣的优化函数 xe6 2gaT  
    • 效率满足（>95%） 7Jm9,4]  
    • 信噪比不满足（<30db） <vV?VV([  
    • 杂散光不满足（>5% m+Yj"RMx&  
     `_'I 9,.a  
    L6O@q`\z  
    @BN cIJk9  
    NY ZPh%x  
    10. 后续IFTA优化后的结果 r,x;q  
           h^5'i} @u  
    1qb 3.  
    $CVbc%  
     {=> <@]N  
    9)QvJ87e@7  
    感兴趣的优化函数 Ee##:I[z  
    • 效率满足（>95%） |T9p#) ec2  
    • 信噪比满足（<30db） iCIu]6  
    • 杂散光满足（<5%） ~J6c1jG  
    ;Q2p~-0Q  
    11.总结 ?K/z`E!xhN  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 rK2*DuE  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 &Fl^&&1C  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ?'h<yxu]u0  
    • 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。 3D k W  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 INrUvD/*  
     
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