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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。 !!D:V`F/d  
    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。 ^JF_;~C  
    Um0<I)  
    2．模拟任务 [y&h_w.  
    f'zFg["aZS  
    E#HU?<q8  
    DOE： &|&YRHv  
    相位型衍射 );/5#b@<Y  
    光束整形器  qzU2H  
    直径：2mmx2mm TF}4X;3Dsy  
    形状：圆形 "=Fn.r4I  
    相位级次：16     :0TSOT9.  
    @T~#Gwv  
    GWkJ/EX  
    3.建模任务：入射光场 C{I8Pio{b  
    qeO6}A"^|  
    1o"oa<*_  
    高斯准直激光光束的光束参数 77=y!SDP  
    ?D$b%G{  
    • 波长：632.8nm 3vGaT4TDx  
    • 激光光束直径（1/e2）：1mm tU~H@'  
    %>z8:oJ  
    r@@eC['  
     f6_|dvY3  
    4.建模任务：期望输出光场 lt(-,md  
    J/&*OC  
    ]2s Zu7  
    期望输出场的参数=设计目标图样（DTP）: Qj~W-^/ -  
    ,;ruH^  
    • FWHM-直径：0.5mm '8pPGh9D  
    • 边缘宽度：50um u{lDof>  
    • 效率：>95% fOjt` ~ToI  
    • 信噪比（SNR）：>30dB D(ntVR  
    • 杂散光：<5% ,DUQto  
    [Jh))DIx  
     6_}){ZR  
    ~aq?Kk  
    5.设计方案 ujHzG}2z  
    Z$=$oJzB  
    UeiJhH,u   
    • 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）。 $=g.-F% *=  
    • 对于当前案例，我们使用衍射光束整形器会话编辑器（Diffractive Beam Shaper session editor）。 2,QApW_Y  
    &/#Tk>:  
    hw.demD  
     %m\G'hY2  
    6. 衍射光束整形器会话编辑器 xbH!:R;  
     f!kdcr=/"  
    Q\>SF  
    • 会话编辑帮助配置实际的设计和优化文档。 )*<d1$aM  
    • 用户必须输入所需的信息 }PD(kk6fX  
    - 入射场 J<:D~@qq  
    - 期望的输出场=设计目标图样（DTP） B46H@]d#7K  
    - 系统参数 +z?f,`.*  
    - 制造条件 ?j$8Uy$$  
    SE-, 1p  
     NTX+7<  
    yW,#&>]# |  
    7.设计过程 K dQ|$t  
    |q b92|?  
    ^>}[[:(6/  
    FHPZQC8  
    {.8)gVBmA  
    uC ;PP=z  
    8i$`oMv[y  
    设计和优化过程由两步完成： b0CaoSWo  
    1. 基于几何光学进行一个初始的设计。 [B;Ek \5W  
    2. 基于迭代傅里叶传输算法（IFTA）进行后续的优化。 00x^zu?N  
     !_z>w6uR  
    8.系统模拟 {'bkU9+  
    • 设计和优化后，IFTA文档可以计算感兴趣的优化函数。 b6M)qt9R  
    • 同时可以生成相应光路图以用于整个系统的评估。 >-WO w  
    • 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。 4U1fPyt  
    • 然后用户可以任意修改系统，来进行进一步的分析。 a_MnQ@  
    fe`G^hV  
     +GtGyp  
    gG>^h1_o~  
    9. 初始几何光学设计的结果 -.3k vL  
    g 5N<B+?!i  
    Q"_T040B  
    Y-k~ 7{7  
    B{7/A[$%C  
    感兴趣的优化函数 ]*Ki7h |B  
    • 效率满足（>95%） tdK^X1  
    • 信噪比不满足（<30db） 6HQwL\r79  
    • 杂散光不满足（>5% xJ5!` #=  
     TmH13N]  
    ;XuE Mq,Di  
    N>\?Aeh  
    >x0lSL0y  
    10. 后续IFTA优化后的结果 p arG  
           ``CADiM:S  
    3`8xh 9O  
    YQsc(6  
     Y\S^DJy  
    q9]L!V 9Rv  
    感兴趣的优化函数 m3e49 bP  
    • 效率满足（>95%） Tz~ ftf  
    • 信噪比满足（<30db） l~c> jm8.  
    • 杂散光满足（<5%） nOzT Hg8  
    z3LPR:&Z  
    11.总结 }f*S 9V  
    • VirtualLab Fusion允许设计，优化和分析衍射光束整形器。 nL~ b   
    • 用户可以使用辅助会话编辑器或者手动配置所有参数。 <OB~60h"  
    • 可以生成任意二维场分布，通常是高帽或线。 Mc^7FWkw  
    • 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。 !}48;Pl  
    • VirtualLab提供了一个结构设计编辑器以用于加工数据导出。 ^C T}i'  
     
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