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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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    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。 SJP3mq/^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。 #2U#h-vI  
    U"8Hw@  
    2．模拟任务 SF; \*]["f  
    ";7N$hWE  
    8Snv, Lb`^  
    DOE： ^$'z#ZN1  
    相位型衍射 :$u[1&6  
    光束整形器 *s 4Ym  
    直径：2mmx2mm hR|xUp  
    形状：圆形 +d=f_@i  
    相位级次：16     | 8mWR=9fs  
    9FSa=<0wE  
    ](R /4  
    3.建模任务：入射光场 Nm&'&L%Ch  
    KPz0;2}  
    sz270k%[  
    高斯准直激光光束的光束参数 a+lNXlh=  
    JjI1^FRd  
    • 波长：632.8nm Q3hf =&$  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm };rp25i  
    vS~tr sI  
    Tf5m YCk  
     uVD^X*  
    4.建模任务：期望输出光场 bi}aVtG~z  
    / S' +  
    Sw E7U~  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: ,^e2ma|z  
    W"@'}y  
    • FWHM-直径：0.5mm j"~"-E(79  
    • 边缘宽度：50um 9>- 6Y  
    • 效率：>95% Lb Jf5xdi  
    • 信噪比（SNR）：>30dB ^g(qP tQ  
    • 杂散光：<5% Mn&_R{{=  
    $t& o(]m  
     fWA# n  
    +|g*<0T5<  
    5.设计方案 }X8P5c!\  
    (=u!E+N  
    .u ikte  
    • 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）。 t=}]4&Yp  
    • 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）。 *ilVkV"U  
    _/Ve~( "  
    3HuocwWbz  
     L7 <30"7  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 $}b)EMMM  
     Ump Hae  
    %`s#p` Ol1  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 -!7Z  
    • 用户必须输入所需的信息 P-T@'}lW  
    - 入射场 ;&|I/MVm  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） cz/ E  
    - 系统参数 ML|?H1m>  
    - 制造条件 B2$cY;LH  
    .53 M!  
     |;|r[aU  
    P4yUm(@  
    7.设计过程 4|%Y09"lv  
    *%jtcno=Y  
    q,7W,<-  
    1l)j(,Zd*  
    .'66]QW  
    gp$]0~[tO  
    Ppl :_Of  
    设计和优化过程由两步完成： Tw$tE:  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 3 []ltN_  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 ,<P"\W  
     Lbrn8,G\  
    8.系统模拟 ))dqC l  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 l v:GiA"X  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 ddl]! ^IK  
    • 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。 Jo[ &y,  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 R*cef  
    Or$"f3gq  
     rkWy3X{%2<  
    p3-~cr.LD  
    9. 初始几何光学设计的结果 &X~8S/nPAw  
    `x?_yogPM  
    /#{~aCOi)  
    :/SGB3gb1t  
    *B@#A4f"  
    感兴趣的优化函数 d, i4WKp   
    • 效率满足（>95%） Ux^ue9  
    • 信噪比不满足（<30db） 5ad@}7&  
    • 杂散光不满足（>5% 1Ci^e7|?  
     n?6^j8i  
    DU,B  
    R= Ig !s9  
    ,@ p4HN*  
    10. 后续IFTA优化后的结果 a 01s'9Be  
           Bkn]80W  
    ->{\7|^  
    yRQ1Szbjli  
     ^Ar1V!PFk  
    (aJ$1bT=T  
    感兴趣的优化函数  nXy"  
    • 效率满足（>95%） ;^E\zs  
    • 信噪比满足（<30db） daA&!vnbH*  
    • 杂散光满足（<5%） <x<qO=lq  
    krlebPs[  
    11.总结 'Q]Wk75  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 rcLF:gd] E  
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 o:5mgf7  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 VFq\{@- %  
    • 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。 cRag0.[  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 kAUL7_>6X  
     
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