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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。 PaTOlHr  
    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。 Ua}R3^_)a  
    dn h qg3Y  
    2．模拟任务 )z7CT|h7S  
    @K"$M>n$Z  
    LphCx6f,X  
    DOE： 4e#g{,  
    相位型衍射 @/#G2<Vp1  
    光束整形器 *d8 %FQ  
    直径：2mmx2mm K_M Ed1l  
    形状：圆形 Z\0wQ;}  
    相位级次：16     qsj$u-xhX  
    K3zY-yIco  
    G? SPz  
    3.建模任务：入射光场 )u(,.O[cw  
    b'O/u."O  
    JAxzXAsAR  
    高斯准直激光光束的光束参数 }hn?4ny  
    Jq^[^  
    • 波长：632.8nm iZ]^JPU}  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm t ]BG)]  
    Sstz_t  
    xhALJfv  
     9"[,9HN  
    4.建模任务：期望输出光场 :a8Sy("  
    <SE-:T]sBz  
    Ja1`S+  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: 7^>~k}H  
    >:.c?{%g*  
    • FWHM-直径：0.5mm $}4ao2  
    • 边缘宽度：50um }X9 &!A8z  
    • 效率：>95% i6bUJtL  
    • 信噪比（SNR）：>30dB 1 Ne;U/  
    • 杂散光：<5% !~zn*Hm  
    %|4Kak]:Q  
     %0&,_jM/9  
    Lq3<&$  
    5.设计方案 @Ov}X]ELi  
    c6b51)sQ"  
    ~JRq :  
    • 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）。 KEy8EB  
    • 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）。 W /v &V#  
    SEnr"}  
    E|-oUz t  
     +/_XSo  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 SOPair <r  
     [m! P(o  
    "uplk8iCJ  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 ~"*W;|)  
    • 用户必须输入所需的信息 0`pCgF  
    - 入射场 zZd.U\"2  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） A pzC  
    - 系统参数 |Fx *,91  
    - 制造条件 papMC"<g$  
    8i^ ./P  
     F^.]g@g.|  
    O\!'Ds+gX  
    7.设计过程 LT)I ?ud  
    InL_JobE8r  
     "O# V/(  
    <0Y<9+g!  
    j0LZ )V  
    ;eo}/-a_Xw  
    {^Q,G x(  
    设计和优化过程由两步完成： O:'qwJ# ~  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 N=U`BhL_  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ~p'|A}9[/  
     AP`1hz4].-  
    8.系统模拟 g3Q;]8Y&  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 s3sD7 @  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 @[v,q_^8  
    • 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。 2WLLI8  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 ]>Dbta.2 7  
    +P 9eE,WR  
     %* K zP{  
    J(8?6&=ck  
    9. 初始几何光学设计的结果 gKQs:25  
    'cu14m_  
    \HrtPm`e  
    \)6AzCq  
    '5Kj "aD%  
    感兴趣的优化函数 Ttl m&d+C  
    • 效率满足（>95%） Jza ?DhSAZ  
    • 信噪比不满足（<30db） Z{t `f[  
    • 杂散光不满足（>5% FbMtor  
     ]Ar,HaX-  
    Xe:rPxZf~  
    <5Ll<0  
    I5QtPqB>  
    10. 后续IFTA优化后的结果 T#6g5Jnsp  
           E`xpZ>$mPx  
    T12Zak4.=  
    SXe1Q8;  
     i`<L#6RBT  
    L%3Bp/`S  
    感兴趣的优化函数 mJ(ElDG  
    • 效率满足（>95%） hi(e%da  
    • 信噪比满足（<30db） eB_r.R{  
    • 杂散光满足（<5%） v>nBdpjXh  
    E ?bqEW(  
    11.总结 r9! s@n  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 W2v'2qAs  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 x)Zm5&"Gg  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 ,B_tAg4~  
    • 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。 $0OOH4  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 _ iDVd2X"H  
     
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