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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 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。 S,s") )A1  
    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。 ^fU,9  
    { !t6& A  
    2．模拟任务 ^J@ Xsl  
    ']sIU;h3  
    TrVQ]9;jWk  
    DOE： km}E&ao  
    相位型衍射 _Ry  
    光束整形器 >BjZ{7?Ok  
    直径：2mmx2mm /pp;3JPf  
    形状：圆形 [5]* Be  
    相位级次：16     ^izf&W.j!  
    oTeQY[%$  
    ?o d*"M  
    3.建模任务：入射光场 'fIG$tr9X  
    3H5<w4yk  
    ks8xxY  
    高斯准直激光光束的光束参数 ,`(Qs7)Xx  
    2yV {y#\   
    • 波长：632.8nm )7F$:*e  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm tTe:Oq  
    #~6X9,x=  
    w.Kp[  
     :5zO!~\  
    4.建模任务：期望输出光场 !M k]%  
    rgu7g  
    =1j`VJU9  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Eqh&<]q  
    oX-h7;SD  
    • FWHM-直径：0.5mm lW@i,1  
    • 边缘宽度：50um &&n-$WEl  
    • 效率：>95% ~ [=2d a  
    • 信噪比（SNR）：>30dB =!2(7Nr  
    • 杂散光：<5% }}v28"\TA  
    G]I^zd&P  
     c6HH%|  
    ;4(FS  
    5.设计方案 GnW_^$Fs  
    Y.o-e)zX  
    f>+:UGmP  
    • 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）。 YwF\  
    • 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）。 _lG\_6oJ,  
    jF%l\$)/  
    +|Qe/8Q  
     -MeO|HWm  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 y7#vH<  
     ^ `Y1   
    (2%z9W  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 12yX`9h>  
    • 用户必须输入所需的信息 2ZFp(e^%  
    - 入射场 96CC5  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） t/:]\|]WB  
    - 系统参数 _qhYG1t  
    - 制造条件 ht^xc c  
    V: ivnx*  
     lmr:PX  
    iLG~_Ob:  
    7.设计过程 t>%J3S>'ZV  
    ?1MaA  
    Uzd\#edxJ  
    =Qw`F0t  
    ?!kPW^gD  
    9p<ZSh  
    5J<ghv>\P  
    设计和优化过程由两步完成： b$'}IWNV  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 `}f wR  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 +0WI;M4i  
     fRd^@@,[  
    8.系统模拟 '#0'_9}  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 )}jXC4  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 _8"%nV  
    • 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。 v}\Nx[}  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 xA2 "i2k9  
    >~k"C,6  
     Q#rj>+?  
    ln6Hr^@5  
    9. 初始几何光学设计的结果 cp>1b8l6?  
    J.QFrIB{]+  
    2hI|] p  
    k),.  
    %2D9]L2Up  
    感兴趣的优化函数 m dTCe HX  
    • 效率满足（>95%） /a!M6:,pX  
    • 信噪比不满足（<30db） ~1v5H]T{  
    • 杂散光不满足（>5% m|w-}s,  
     S( r Fa  
    ^p 4 33  
    8%wu:;*]%  
    |[}!E/7>b  
    10. 后续IFTA优化后的结果 h+7THMI  
           jRP9e  
    N3J;_=<4  
    5J4'\M  
     kq kj.#u  
    .`3O4]N[  
    感兴趣的优化函数 mew,S)dq!  
    • 效率满足（>95%） TZk.?@s5  
    • 信噪比满足（<30db） ]l WEdf+  
    • 杂散光满足（<5%） sox0:9Oqnf  
    54%@q[-  
    11.总结 JXIxk"m  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 lef,-{X-  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 k_hV.CV  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 eJ JD'Z  
    • 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。 W5^m[,GU'  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 jLRh/pbz4  
     
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