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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。 \f5$L`  
    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。 }v"X.fa^  
    B#N(PvtE  
    2．模拟任务 #ih(I7prH  
    2I* 7?`  
    esIE i!d  
    DOE： /ZUKt  
    相位型衍射 L#1Y R}m  
    光束整形器 ]<V[H  
    直径：2mmx2mm !-_0I:m  
    形状：圆形 5IE2&V  
    相位级次：16     $h"tg9L^)  
    QX1QYwcmG  
    %O#)=M~  
    3.建模任务：入射光场 F#*vJb)  
    XXBN Nr_CK  
    O KVIl  
    高斯准直激光光束的光束参数 0&} "!)  
    n,q+EZd  
    • 波长：632.8nm <C`qJP-  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm AKk6kI8F  
    k7z;^:  
    sKVN*8ia  
     ]3u ErnI  
    4.建模任务：期望输出光场 !o1{. V9q  
    o{f|==<t3#  
    G1=GzAd$5  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: B"rnSui  
    ) jv]Oz  
    • FWHM-直径：0.5mm RB`Emp&T  
    • 边缘宽度：50um {EE/3e@  
    • 效率：>95% z-$bce9*  
    • 信噪比（SNR）：>30dB DN3#W w2[r  
    • 杂散光：<5% RY3ANEu+  
    uLX5khQ  
     #; CC"  
    'Alt+O_  
    5.设计方案 Y&!M#7/'J3  
    MB06=N  
    1D%3|_id^  
    • 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）。 |\;oFuCv##  
    • 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）。 pLjet~2}iJ  
    2#:/C:  
    WDQtj$e+  
     5N<f\W,  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 (N{Rda*8  
     e=ZwhRP  
    5G"LuA  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 S<HR6Xw  
    • 用户必须输入所需的信息 . J[2\"W  
    - 入射场 2[6>h)  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） &D0suK#  
    - 系统参数 ChO?Lm$y  
    - 制造条件 wTb7 xBI  
    ?@8[1$1a  
     HxCq6Y_m<  
    v'gP,UO-%D  
    7.设计过程 Ww-%s9N<  
    [- C -+jC  
    uTgBnv(Y*  
    acr@erk  
    NsDJ q{  
    l`=).k   
    pie<jZt  
    设计和优化过程由两步完成：  t9T3e  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 64xq@_+  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 5y-8_)y8o  
     banie{ e  
    8.系统模拟 \)Jv4U\;  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 =Lx*TbsFYt  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 dayp1%d  
    • 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。 mw0#Dhyy1=  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 / !J1}S  
    N5 ITb0Tv  
     B~z P!^m  
    6!P];3&o\A  
    9. 初始几何光学设计的结果 U7O]g'BP  
    {g9?Eio^F^  
    w}n:_e  
    eBiP\  
    3?|gBiX  
    感兴趣的优化函数 .C=&` ;Vs  
    • 效率满足（>95%） 0=Jf93D5  
    • 信噪比不满足（<30db） Cw;&{jY  
    • 杂散光不满足（>5% St/<\Y,wr  
     &X0/7)*"v  
    a,X=!oJ  
    X&qRanOP;z  
    bSHlR#!6  
    10. 后续IFTA优化后的结果 R:=C  
           pl62mp!  
    {MX_t/o=f  
    ;-84cpfu  
     47I5Y5  
    dLOUL9hf  
    感兴趣的优化函数 XvBEC_xWZ  
    • 效率满足（>95%） ~/?JRL=  
    • 信噪比满足（<30db） Ht^MY  
    • 杂散光满足（<5%） B@!a@0,,_  
    _i [.5  
    11.总结 $$C5Q;7w!  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 0 [6llcuj  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 Yo0%5 noz  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 +kCVi  
    • 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。 f M 8kS  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^Q8m) 0DP  
     
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